DE3783272T2

DE3783272T2 - Anorganische gefaerbte komposit-teilchen und verfahren zu deren herstellung.

Info

Publication number: DE3783272T2
Application number: DE8787101058T
Authority: DE
Inventors: Katsuo Mitani; Hiroshi Une
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 1986-06-27
Filing date: 1987-01-27
Publication date: 1993-05-13
Anticipated expiration: 2007-01-28
Also published as: JPH0611870B2; DE3783272D1; EP0250700A3; JPS63184056A; EP0250700B1; EP0250700A2; US4780422A

Description

Die Erfindung betrifft neue gefärbte anorganische Verbundteilchen mit einer spezifischen Teilchenform und einer spezifischen Struktur, und insbesondere gefärbte anorganische Verbundteilchen, die als Trägermaterial zur Herstellung eines immunologischen Diagnostikreagens unter Bindung einer immunologisch aktiven Substanz (ein Antigen und ein Antikörper) an sie verwendbar sind, insbesondere eines immunologischen Diagnostikreagens zur Verwendung bei einem Mikrotiterverfahren oder als hydrophiles Pigment, und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Verschiedene feine Teilchen aus anorganischen Verbindungen waren bereits früher bekannt, aber die meisten von ihnen sind agglomerierende Gelteilchen. Die feinen Teilchen aus anorganischen Verbindungen werden weithin als verschiedene Füllstoffe, Füll- und Verstärkungsmittel, Pigmente etc. verwendet. Jedoch wurden früher keine anorganischen Verbundteilchen, die als hydrophiles Pigment oder als Träger zur Verwendung in immunologischen Diagnostikreagentien verwendbar sind, vorgeschlagen. Beispielsweise ist es für den Fall des zuvor genannten schwer, einem Pigment nur durch Vermischen mit anorganischen Verbindungen Hydrophilie zu verleihen, und es wurden weder ein geeigneter Verbundstoff noch ein Verfahren zu seiner Herstellung vorgeschlagen. Gelteilchen können nicht als Träger für immunologische Diagnostikreagenzien verwendet werden, und nichtagglomerierende und gut dispergierbare Teilchen wurden bisher noch nicht entwikkelt. Insbesondere unterliegen diese Träger für immunologische Diagnostikreagentien, die bei dem Mikrotiterverfahren verwendet werden, verschiedenen Restriktionen, weil der Endpunkt einer Agglutinationsreaktion bei einer immunologischen Reaktion mit guter Genauigkeit bestimmt werden sollte. Beispielsweise ist es erforderlich, daß solche Träger nicht agglomerieren, ein hohes spezifisches Gewicht besitzen und einheitlich gefärbt sind. Jedoch wurden bis jetzt keine feinen Teilchen einer anorganischen Verbindung mit solchen Eigenschaften bereitgestellt.
Die EP-A-0 032 270 beschreibt die Anwendung wasserdispergierbarer, hydrophober Farbstoffe als Markierungen bei Immunoassays. Insbesondere beschreibt das genannte Dokument gefärbte anorganische Verbundteilchen, die aus mindestens drei Schichten bestehen, die einen aus einer anorganischen Verbindung zusammengesetzten Kern, eine gefärbte Schicht auf der Oberfläche des genannten Kerns und eine wasserunlösliche, lichtdurchlässige Überzugsschicht, die aus einer anorganischen Verbindung auf der Oberfläche der gefärbten Schicht zusammengesetzt ist, enthalten. Der Durchmesser des Kerns, der mit der gefärbten Schicht beschichtet ist, wird im Bereich von 0,01 bis 0,5 um beschrieben.
Die Erfinder haben über das Verfahren zur Herstellung feiner Teilchen, die eine einheitliche Farbe besitzen und eine gute Dispergierbarkeit aufweisen, ausgedehnte Forschungen unternommen. Die Forschungen haben zu der Entdeckung geführt, daß durch eine tropfenweise Zugabe eines Farbstoffes und einer Verbindung, die bei Hydrolyse eine anorganische Verbindung ergibt, zu einem neutralen oder alkalischen Wasser-enthaltenden Lösungsmittel, das den Farbstoff und die Verbindung, die bei Hydrolyse eine anorganische Verbindung ergibt, mindestens teilweise löst, gefärbte anorganische Verbundteilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,1 bis 10,0 um und einem Teilchendispergierungswert von mindestens 80 %, und wovon jedes aus mindestens drei Schichten aus einem Kern, einer gefärbten Schicht auf der Oberfläche des Kerns und einer Überzugsschicht auf der gefärbten Schicht zusammengesetzt ist, erhalten werden können, wobei der Kern aus einer anorganischen Verbindung zusammengesetzt ist, die gefärbte Schicht aus einem Farbstoff oder einem Gemisch aus einem Farbstoff und einer anorganischen Verbindung zusammengesetzt ist, und die Überzugsschicht wasserunlöslich und lichtdurchlässig ist und aus einer anorganischen Verbindung oder einem Gemisch aus ihr mit einem Farbstoff zusammengesetzt ist.
Die vorliegenden Erfinder förderten ihre Arbeit auf der Grundlage dieser Information und stellen nun Verbundteilchen bereit, die als hydrophiles Pigment und als Träger für immunologische Diagnostika, die eine ausgezeichnete Empfindlichkeit und Schnelligkeit bei einer immunologischen Agglutinationsreaktion besitzen, und ein klares Agglutinationsmuster zeigen, verwendbar sind. Die anorganischen erfindungsgemäßen Verbundteilchen sind neu und werden bei verschiedenen Anwendungen mit deutlichen Wirkungen verwendet.
Die Erfindung wird nun ausführlich beschrieben.
Erfindungsgemäß werden gefärbte anorganische Verbundteilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,1 bis 10,0 um und einem Teilchendispergierungswert von mindestens 80 %, wobei jedes der genannten Teilchen aus mindestens drei Schichten besteht, die einen Kern, eine gefärbte Schicht auf der Oberfläche des Kerns und eine Überzugsschicht auf der gefärbten Schicht umfassen, bereitgestellt, die dadurch gekennzeichnet sind, daß
der Kern aus einem Oxid eines Metalls, ausgewählt aus den Gruppen III, IV und VIII des Periodensystems, oder eines Mischoxids des genannten Metalloxids mit einem Oxid mindestens eines Metalls, ausgewählt aus den Gruppen I, II, III, IV und VIII des Periodensystems, besteht,
die gefärbte Schicht aus einem Gemisch aus einem Farbstoff und einem oxid einem Metalls, ausgewählt aus den Gruppen III, IV und VIII des Periodensystems, oder einem Gemisch aus einem Farbstoff und einem Mischoxid des genannten Metalloxids mit einem Oxid mindestens eines Metalls, ausgewählt aus den Gruppen I, II, III, IV und VIII des Periodensystems, besteht, und
die Überzugsschicht wasserunlöslich und lichtdurchlässig ist und aus einem Oxid eines Metalls, ausgewählt aus den Gruppen III und IV des Periodensystems, oder einem Mischoxid des genannten Metalloxids mit einem Oxid mindestens eines Metalls, ausgewählt aus den Gruppen I, II, III, und IV des Periodensystems, oder einem Gemisch aus dem genannten Metalloxid oder Mischmetalloxid mit einem Farbstoff besteht.
Insbesondere stellt die Erfindung gefärbte Verbundteilchen, die
(a) einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,1 bis 10,0 um und einen Teilchendispergierungswert von mindestens 80 % besitzen, und wobei
(b) jedes der genannten Teilchen aus mindestens drei Schichten, die einen Kern, eine gefärbte Schicht auf der Oberfläche des Kerns und eine Überzugsschicht auf der gefärbten Schicht umfassen, zusammengesetzt ist, wobei
(i) der genannte Kern aus einem Oxid, wie oben definiert, zusammengesetzt ist,
(ii) die genannte gefärbte Schicht aus einem Farbstoff oder einem Gemisch des Farbstoffs und einem Oxid, wie oben definiert, zusammengesetzt ist, und
(iii) die genannte Überzugsschicht aus einem wasserunlöslichen und lichtdurchlässigen Oxid, wie oben beschrieben, oder einem Gemisch aus ihm mit dem Farbstoff zusammengesetzt ist, bereit.
Die erfindungsgemäßen anorganischen Verbundteilchen besitzen einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser ( ) von 0,1 bis 10 um, vorzugsweise von 0,8 bis 5,0 um. Bei der vorliegenden Beschreibung und den Patentansprüchen wird der "durchschnittliche Teilchendurchmesser" ( ) dadurch bestimmt, daß die anorganischen Verbundteilchen unter einem Transmissionselektronenmikroskop beobachtet werden, wobei der Durchmesser der Teilchen in Längsrichtung gemessen wird und der Mittelwert der gemessenen Durchmesser berechnet wird. In den unten angeführten Beispielen wurden 200 Teilchen statistisch herausgegriffen und durch die obige Prozedur der durchschnittliche Teilchendurchmesser ( ) berechnet.
Wenn der durchschnittliche Teilchendurchmesser der erfindungsgemäßen anorganischen Verbundteilchen weniger als 0,1 um beträgt, besitzen die Teilchen eine kleine Sedimentationsgeschwindigkeit, wenn sie als Träger für ein immunologisches diagnostisches Reagens verwendet werden, und zur Diagnose ist eine lange Zeit erforderlich. Wenn er andererseits größer als 10,0 um ist, wenn die Teilchen als Träger für ein immunologisches Diagnostikreagens verwendet werden, ist das Agglutinationsmuster für eine Trübung anfällig, und die Empfindlichkeit neigt zu einer starken Verringerung.
Des weiteren sollten die erfindungsgemäßen Verbundteilchen einen Teilchendispergierungswert von mindestens 80 %, vorzugsweise von mindestens 90 % besitzen. Der Ausdruck "Teilchendispergierungswert" gibt den Anteil (%) der Teilchen mit einem Teilchenvolumen innerhalb des Bereichs von π/6( ± 0.5 )³, bezogen auf die gesamten Teilchen, an. Der Teilchendispergierungswert ist der wichtigste Faktor bei der Verwendung der anorganischen Verbundteilchen als Träger für ein immunologisches Diagnostikreagens. Wenn der Teilchendispergierungswert weniger als 80 % beträgt, erschwert die Verwendung der anorganischen Verbundteilchen als Träger für ein immunologisches Diagnostikreagens die Unterscheidung zwischen einem Agglutinationsmuster und einem Nichtagglutinationsmuster. Zur Verwendung als Träger für immunologische Diagnostika besitzen die Verbundteilchen zweckmäßigerweise einen möglichst hohen Teilchendispergierungswert, vorzugsweise mindestens 90 %. Besonders bevorzugt sind die anorganischen Verbundteilchen, bei denen der Anteil der Teilchen mit einem Teilchenvolumen innerhalb von π/6( ± 0.3 )³, insbesondere π/6( ± 0.1 )³, mindestens 80 %, vorzugsweise mindestens 90 %, beträgt, bezogen auf die gesamten Teilchen. Die Volumina der erfindungsgemäßen Teilchen können durch jedes bekannte Verfahren gemessen werden. Im allgemeinen kann die Messung durch eine Vorrichtung zur Messung derselben Volumina, beispielsweise Modell ZD-1, hergestellt durch Coultar Counter Co., einfach vorgenommen werden.
Solange die erfindungsgemäßen anorganischen Verbundteilchen die zuvor genannten Formeigenschaften aufweisen, sind sie sonst hinsichtlich ihrer Form nicht besonders beschränkt. Sie können Teilchen in Form eines Vielecks, einer Säule, eines Kegels, einer Kugel etc. sein. Kugelige Teilchen, insbesondere echte kugelige Teilchen, sind wegen ihrem hohen Teilchendispergierungswert geeignet.
Wenn die anorganischen Verbundteilchen als Träger für ein immunologisches Diagnostikreagens verwendet werden, ist es häufig wirksam, das spezifische Gewicht der Verbundteilchen in Abhängigkeit von der Form, in der das Reagens verwendet wird, zu wählen. Gewöhnlich ist es am zweckmäßigsten, das spezifische Gewicht der anorganischen Verbundteilchen innerhalb des Bereichs von 1,5 bis 4, vorzugsweise von 1,8 bis 2,5 zu kontrollieren. Insbesondere wird im Falle der Verwendung der Teilchen als Träger für ein Mikrotiterreagens ihr spezifisches Gewicht vorzugsweise innerhalb des zuvor genannten Bereichs gewählt, um eine schnelle Ausfällungsgeschwindigkeit innerhalb eines Bereiches, der die Bildung eines Agglutinationsmusters und eines Nichtagglutinationsmusters durch eine Antigen-Antikörper-Reaktion erlaubt, und der es ermöglicht, das Agglutinationsmuster oder das Nichtagglutinationsmuster in einer kurzen Zeit zu bestimmen, zu erhalten.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Formmerkmalen besitzen die erfindungsgemäßen anorganischen Verbundteilchen die folgenden Strukturmerkmale. Jedes Teilchen weist eine mehrschichtige Struktur, die aus mindestens drei Schichten, umfassend einen Kern, eine gefärbte Schicht auf der Oberfläche des Kerns und eine Überzugsschicht, die die gefärbte Schicht überzieht, zusammengesetzt ist, auf.
Da die erfindungsgemäßen anorganischen Verbundteilchen einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,1 bis 10,0 um besitzen, sollte der Kern deutlich einen kleineren Teilchendurchmesser aufweisen, im allgemeinen 0,01 bis 8,0 um, vorzugsweise 0,07 bis 4,0 um. Vorzugsweise ist der Kern aus einem Material mit einem guten Teilchendispergierungswert in einem wäßrigen Lösungsmittel zusammengesetzt. Der Kern der erfindungsgemäßen anorganischen Verbundteilchen wird aus Metalloxiden der Gruppe III, IV oder VIII des Periodensystems, wie Aluminium, Titan, Zircon, Hafnium, Zinn, Blei, Eisen, Kobalt und Nickel, und aus Halbmetalloxiden der Gruppe III oder IV des Periodensystems wie Bor, Silicium und Germanium hergestellt. (Es sei zu verstehen gegeben, daß in der vorliegenden Beschreibung und in den Patentansprüchen der Ausdruck "Metalle" auch solche Halbmetalle bezeichnet.) Bei der vorliegenden Erfindung können auch Mischoxide von Metallen der Gruppe III, IV oder VIII des Periodensystems miteinander und Mischoxide der obigen Metalle mit Metallen der Gruppe I, II oder V verwendet werden. Für die aus den Metallen der Gruppe I, II und V des Periodensystems ausgewählten Metalle gibt es keine besondere Beschränkung, jedoch werden im allgemeinen Lithium, Natrium, Kalium, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium, Phosphor, Antimon, Wismut, Vanadin, Niob und Tantal bevorzugt. Im allgemeinen sind in den obigen Mischoxiden Metallbestandteile der Gruppe III, IV oder VIII des Periodensystems vorzugsweise die Hauptbestandteile. Mischoxide mit mindestens 80 Mol-% dieser Metalle sind besonders bevorzugt.
Metallcarbonate, wie Calciumcarbonat und Magnesiumcarbonat, und Metallsulfate, wie Bariumsulfat und Strontiumsulfat, können ebenfalls als anorganische Verbindung, aus der der Kern hergestellt ist, verwendet werden. Kieselsäure bzw. Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Titandioxid, Zircondioxid und Mischoxide, die sie als Hauptbestandteile enthalten, werden bei dieser Erfindung als anorganische Verbindungen, aus denen der Kern besteht, am meisten bevorzugt. Diese Metalloxide oder Mischoxide sind bekannte Verbindungen, und für ihr Herstellungsverfahren gibt es keine besondere Beschränkung. Diese Verbindungen können typischerweise unter Verwendung oder unter im wesentlichen der Befolgung der Verfahren, die beispielsweise im Journal of Colloid and Interface Science, 26, 62 - 69 (1968), der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 138094/1977 und der britischen Patentschrift Nr. 2 115 799 beschrieben sind, hergestellt werden. Typische Beispiele der Mischoxide sind aus Siliciumdioxid bzw. Kieselsäure und mindestens einem Oxid eines Metalls, ausgewählt aus Metallen der Gruppen I, II, III und IV des Periodensystems, zusammengesetzt, wobei sie im allgemeinen mindestens 80 mol-% Kieselsäure bzw. Siliciumdioxid enthalten.
Die gefärbte Schicht auf der Oberfläche des Kerns, für die die erfindungsgemäßen gefärbten anorganischen Verbundteilchen eingesetzt werden, wird aus einem Farbstoff und einem Oxid gebildet. Die Notwendigkeit dafür, daß die gefärbte Schicht einen Farbstoff einschließt, besteht deswegen, weil den gefärbten anorganischen Verbundteilchen, die als Träger für ein immunologisches Diagnostikreagens verwendet werden, eine einheitliche Färbbarkelt verliehen werden sollte. Einige Metalloxide wie Kobaltoxid besitzen Färbbarkeit, jedoch kann aufgrund der Einflüsse von Feuchtigkeit, Ionenkonzentrationen und oxidativen Bedingungen nicht erwartet werden, daß sie eine einheitliche Färbbarkeit besitzen. Solche Metallverbindungen können den erfindungsgemäß verwendeten Farbstoff nicht ersetzen. Ein anderer Grund ist, daß der Farbstoff ein funktionelles Material ist und den erfindungsgemäßen anorganischen Verbundteilchen die erforderlichen Funktionen wie elektrische Leitfähigkeit, Photozelleneigenschaft und photochrome Eigenschaft verleihen kann. Die Verwendung des Farbstoffes hat auch den Vorteil, daß er eine Wahl aus einer Auswahl von Farben und Tönungsgraden zuläßt. Zusätzlich hat er den Vorteil, daß er diese Eigenschaften in kleinen Mengen abgibt. Es kann ein einziger Farbstoff oder ein Gemisch aus mindestens zwei Farbstoffen verwendet werden. Da die Verwendung des Farbgemisches eine breitere Einstellung von Farben erlaubt, ist sie häufig eine bevorzugte Ausführungsform.
Der Farbstoff als eine Bestandteilkomponente der erfindungsgemäßen gefärbten Schicht kann aus bekannten Farbstoffen ausgewählt werden. Im allgemeinen sind kationische Farbstoffe am wirksamsten, und in abnehmender Reihenfolge sind Metall-enthaltende Farbstoffe, Reaktivfarbstoffe und fluoreszierende Bleichfarbstoffe geeignet. Für einige Anwendungen sind Dispersionsfarbstoffe, Direktfarbstoffe, saure Farbstoffe, saure Beizenfarbstoffe und weitere Farbstoffe einsetzbar, obwohl sie manchmal weniger bevorzugt werden als die zuvor genannten Farbstoffe. Typische Beispiele dieser Farbstoffe, die besonders bevorzugt verwendet werden, werden unten gezeigt.
Beispiele für die kationischen Farbstoffe sind Malachitgrün, Rhodamin B, Methylenblau, Auramin, Magenta, Bismarck-Braun, Methylviolett, Kristallviolett, Diacryl (eingetragenes Warenzeichen von Mitsubishi Chemical Co., Ltd.), Sumiacryl (eingetragenes Warenzeichen von Sumitomo Chemical Co., Ltd.) und Aizen-Cathion (eingetragenes Warenzeichen von Hodogaya Chemical Co., Ltd.). Beispiele für die Dispersionsfarbstoffe schließen Dianix (eingetragenes Warenzeichen von Mitsubishi Chemical Co., Ltd.), Dispersol S (eingetragenes Warenzeichen von ICI), Miketon-Polyester (eingetragenes warenzeichen von Mitsui Toatsu Chemicals, Inc.), Resolin (eingetragenes Warenzeichen von Bayer AG), Sumikaron (Warenzeichen von Sumitomo Chemical Co., Ltd.) und Terasil (eingetragenes Warenzeichen von Ciba-Geigy) ein. Beispiele der Direktfarbstoffe schließen Kongorot, Direkttiefschwarz EW, Chrysophenin G, Benzamin (eingetragenes Warenzeichen von Bayer AG), Cuprophenyl (eingetragenes Warenzeichen von Ciba-Geigy), Japanol, Sumilight (eingetragenes Warenzeichen von Sumitomo Chemical Co., Ltd.), Diacotton (eingetragenes Warenzeichen von Mitsubishi Chemical Co., Ltd.) und Cuprofix (eingetragenes Warenzeichen von Sandoz Ltd.) ein. Beispiele der sauren Farbstoffe schließen Alizarin Saphirol B, Alizarin Direktblau A, Alizarin Cyaningrün G, Carbolangrün G, Diacid (eingetragenes Warenzeichen von Mitsubishi Chemical Co., Ltd.), Carbolan (eingetragenes Warenzeichen von ICI), Amid, Anthra, Anthran (eingetragenes Warenzeichen von Hoechst) und Suminol (eingetragenes Warenzeichen von Sumitomo Chemical Co., Ltd.) ein. Beispiele der sauren Beizenfarbstoffe schließen Diamantschwarz F, schnelles Marineblau B, schnelles Palatinblau BN, Anthracen (eingetragenes Warenzeichen von Sandoz Ltd.), Mitsui (eingetragenes Warenzeichen von Mitsui Toatsu Chemicals, Inc.), Solochrom (eingetragenes Warenzeichen von ICI) und Sunchromin (eingetragenes Warenzeichen von Sumitomo Chemical Co., Ltd.) ein. Beispiele für die Metall-enthaltenden Farbstoffe schließen Acidol (eingetragenes Warenzeichen von BASF), Aizen Opalk (eingetragenes Warenzeichen von Hodogaya Chemical Co., Ltd.), Oleosol (eingetragenes Warenzeichen von Taoka Chemical Co., Ltd.), Lanafast (eingetragenes Warenzeichen von Mitsui Toatsu Chemicals, Inc.), Lanyl, Sumilan (eingetragenes Warenzeichen von Sumitomo Chemicals) und Isolan (eingetragenes Warenzeichen von Bayer AG) ein. Beispiele für die Reaktivfarbstoffe sind Celmazol (eingetragenes Warenzeichen von Mitsui Toatsu Chemical Co., Ltd.), Diamira, Mikacion (eingetragenes Warenzeichen von Mitsubishi Chemical Co., Ltd.), Sumifix (eingetragenes Warenzeichen von Sumitomo Chemical Co., Ltd.), Levafix (eingetragenes Warenzeichen von Bayer AG) und Remazol (eingetragenes Warenzeichen von Hoechst). Beispiele für die Fluoreszenz-Bleichfarbstoffe schließen Mikawhite (eingetragenes Warenzeichen von Mitsubishi Chemical Co., Ltd.) und Whitex (eingetragenes Warenzeichen von Sumitomo Chemical Co., Ltd.) ein.
Die gefärbte Schicht der erfindungsgemäßen anorganischen Verbundteilchen wird aus einem Gemisch des Farbstoffes und des wie oben definierten Oxids gebildet. Das Oxid kann aus den Oxiden ausgewählt werden, die oben für den Kern beschrieben wurden. Die Verwendung des Gemisches aus dem Oxid und dem Farbstoff verhindert eine Verschlechterung der Farbkraft des Farbstoffes durch ultraviolettes Licht und verbessert die Lagerbeständigkeit der anorganischen Verbundteilchen, hält den Farbstoff in einer hohen Konzentration aufrecht und erleichtert die Handhabung, und macht die Verbundteilchen als hydrophiles Pigment verwendbar. Dementsprechend sind die zwei Bestandteile des Gemisches zweckmäßigerweise nicht leicht durch ein chemisches oder physikalisches Mittel trennbar, und falls möglich, sind sie vorzugsweise chemisch aneinander gebunden. Das Verhältnis der Farbe und des Oxids in der erfindungsgemäßen gefärbten Schicht variiert in Abhängigkeit vom Zweck, für den die erhaltenen anorganischen Verbundteilchen verwendet werden. Im allgemeinen wird es vorzugsweise so gewählt, daß der Farbstoff in einer Menge von 0,01 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise von 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der gefärbten anorganischen Verbundteilchen, enthalten ist.
Die gefärbten anorganischen erfindungsgemäßen Verbundteilchen bestehen aus mindestens drei Schichten, umfassend einen Kern, eine gefärbte Schicht und eine Überzugsschicht. Die Dicke des Kerns, der gefärbten Schicht und einer Überzugsschicht sind nicht besonders beschränkt und können auf der Grundlage von Eigenschaften, die für eine bestimmte Anwendung erforderlich sind, festgelegt werden. Im allgemeinen beträgt der Durchmesser des Kerns 1/5 bis 4/5, vorzugsweise 1/5 bis 3/5, des Durchmessers eines jeden anorganischen Verbundteilchens.
Die anorganischen Verbundteilchen besitzen drei Schichten, den Kern, die gefärbte Schicht und eine Überzugsschicht, und außerdem vier oder mehr Schichten. Wenn die anorganischen Verbundteilchen aus vier oder mehr Schichten hergestellt sind, wird die äußerste Schicht vorzugsweise aus einer anorganischen Verbindung ohne einen Farbstoff hergestellt, um die Färbbarkeit des Farbstoffes stabil beizubehalten und die Handhabung der resultierenden Verbundteilchen zu erleichtern. Das bedeutet nicht den Ausschluß einer äußersten Schicht mit einem Farbstoff. Im allgemeinen ist der Einschluß eines Farbstoffes in einer Menge von bis zu 20 Gew.- %, vorzugsweise bis zu 10 Gew.-%, bezogen auf die Menge des Farbstoffes, der in der gefärbten Schicht auf dem Kern enthalten ist, in der äußersten Schicht nicht deutlich von Nachteil.
Die Überzugsschicht besteht aus einem wasserunlöslichen, lichtdurchlässigen Oxid oder einem Gemisch davon mit einem Farbstoff. Das Oxid, das die Überzugsschicht bildet, ist ein Oxid aus mindestens einem Metall, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Metallen der III. und IV. Gruppe des Periodensystems, wie Bor, Aluminium, Silicium, Titan, Germanium, Zircon und Hafnium, oder ein Mischoxid der obigen Metalloxide mit einem Oxid mindestens eines Metalles, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus der I., II., III. und IV. Gruppe des Periodensystems, wie Lithium, Natrium, Kalium, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium, Bor, Aluminium, Silicium, Titan, Germanium, Zircon und Hafnium. Falls erforderlich, kann die gewünschte Anzahl von gefärbten Schichten und Überzugsschichten, die dieselben wie oder anders wie die oben erwähnten sind, weiterhin auf der Überzugsschicht der dreischichtigen anorganischen Verbundteilchen bereitgestellt werden. In diesem Fall sollte die äußerste Schicht zweckmäßigerweise eine Überzugsschicht sein, die wasserunlöslich und lichtdurchlässig ist.
Die Dicke von vier oder mehr Schichten im Falle einer Bereitstellung von vier oder mehr Schichten ist nicht besonders beschränkt und kann gemäß dem Zweck, für den die erhaltenen anorganischen Verbundteilchen verwendet werden, geeignet bestimmt werden. Im allgemeinen beträgt sie 2/5 bis 1/20, vorzugsweise 2/5 bis 1/10 des Durchmessers der anorganischen Verbundteilchen.
Die anorganischen erfindungsgemäßen Verbundteilchen sind, wie oben beschrieben, neue Teilchen. Es ist ein besonders überraschendes Phänomen, daß der Farbstoff als eine organische Verbindung oder das Gemisch aus dem Farbstoff und der anorganischen Verbindung dick auf dem Kern anwachsen und als Teilchen mit einem Teilchendispergierungswert von mindestens 80 % vorliegen.
Es gibt keine besondere Beschränkung für ein Herstellungsverfahren für die erfindungsgemäßen anorganischen Verbundteilchen. Typische Beispiele sind unten gezeigt.
Gemäß einer Ausführungsform können die erfindungsgemäßen anorganischen Verbundteilchen hergestellt werden, indem ein neutrales oder alkalisches, Wasser-enthaltendes Lösungsmittel, das einen Farbstoff und eine Verbindung, die in der Lage dazu ist, durch Hydrolyse eine anorganische Verbindung zu ergeben, jedoch im wesentlichen das Hydrolyseprodukt der Verbindung nicht löst, verwendet wird, was dazu führt, daß die in dem Lösungsmittel im wesentlichen unlöslichen anorganischen Verbundteilchen in dem Lösungsmittel vorliegen, und wobei der Farbstoff und die Verbindung, die durch Hydrolyse eine anorganische Verbindung ergibt, entweder gleichzeitig oder als Vorgemisch zugesetzt werden, die Verbindung, die eine gefärbte Schicht, die aus dem Farbstoff und der anorganischen Verbindung auf dem Kern besteht, bilden soll, hydrolysiert wird, danach oder nach dem Dispergieren der resultierenden Teilchen mit der gefärbten Schicht in einem anderen, Wasser-enthaltenden Lösungsmittel weiterhin tropfenweise eine Verbindung, die durch Hydrolyse eine anorganische Verbindung ergibt, zugesetzt wird, die Hydrolyse unter Bildung einer wasserunlöslichen, lichtdurchlässigen Überzugsschicht auf der gefärbten Schicht durchgeführt wird und erforderlichenfalls die Vorgänge der Bildung der gefärbten Schicht und der Überzugsschicht wiederholt werden.
Bei dem obigen Verfahren zur Herstellung der Verbundteilchen löst das verwendete Lösungsmittel den Farbstoff und die Verbindung, die durch Hydrolyse eine anorganische Verbindung ergibt, zumindest teilweise, aber löst im wesentlichen nicht das Hydrolyseprodukt der Verbindung. Das Lösungsmittel kann je nach Typ des Farbstoffs oder der Verbindung, die eine anorganische Verbindung ergibt, gewählt werden. Im allgemeinen werden geeigneterweise wassermischbare Alkohole wie Methanol, Ethanol, Isopropanol, Butanol, Isoamylalkohoi, Ethylenglykol und Propylenglykol wegen der Reaktivität, Handhabbarkeit und der zu beschreibenden leichten Erhältlichkeit verwendet. Ether, wie Dioxan und Diethylether, und Ester, wie Ethylester, können ebenso in einem kleineren Anteil als Gemische mit den Alkoholen verwendet werden.
Das Lösungsmittel sollte Wasser enthalten, weil die Hydrolyse der Verbindung, die eine anorganische Verbindung ergibt, nötig ist. Der Wassergehalt in dem Lösungsmittel kann im allgemeinen nicht beschränkt werden, weil er je nach Typ der anorganischen Verbindung, die die Verbindung ergibt, oder der Alkalität des Lösungsmittels variieren kann. Im allgemeinen beträgt der geeignete Wassergehalt 0,05 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 3 Gew.-%. Einige der oben als Beispiel angeführten Lösungsmittel, wie Alkohole, enthalten Wasser in einer Menge innerhalb des oben definierten Bereiches und machen eine Kontrolle ihres Wassergehaltes nicht erforderlich.
Im allgemeinen ist das verwendete Lösungsmittel ein neutrales oder alkalisches. Der Grad der Alkalität liegt im allgemeinen in einem pH-Bereich von 7 bis 14, vorzugsweise 9 bis 14. Wenn das Lösungsmittel sauer ist, besitzen die durch Hydrolyse erhaltenen Verbundteilchen sehr geringe Teilchendispergierungswerte und werden in fast allen Fällen zu einer gelartigen, pulverigen Masse. Das Lösungsmittel kann mit jedem Mittel alkalisch gemacht werden. Im allgemeinen werden vorzugsweise wäßriger Ammoniak oder ein alkalisches Hydroxid, wie Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid oder Lithiumhydroxid zugesetzt oder eine der Verbindungen oder beide verwendet. Die Menge einer solchen zuzusetzenden Verbindung ist nicht besonders beschränkt. Im Falle der Verwendung von wäßrigem Ammoniak wird die Menge vorzugsweise so gewählt, daß die Konzentration des Ammoniaks 5 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 25 Gew.-%, beträgt. Die Verwendung einer Kombination von wäßrigem Ammoniak und dem Alkalihydroxid wird häufig bevorzugt, da die Menge des zugesetzten Alkalihydroxids eine Kontrolle der Teilchengröße erlaubt. Beispielsweise wird das Alkalihydroxid in einer Konzentration von im allgemeinen 0,05 bis 0,15 Gew.-%, vorzugsweise 0,08 bis 0,15 Gew.-%, in wäßrigem Ammoniak verwendet. Mit zunehmender Konzentration des Alkalihydroxids neigt die Teilchengröße der erhaltenen Teilchen zu einer Vergrößerung.
Bei dem Verfahren zur Herstellung der anorganischen Verbundteilchen wird vorzugsweise bewirkt, daß die anorganische Verbindung, die in dem Lösungsmittel unlöslich ist und zum Kern wird, in dem Lösungsmittel vorhanden ist, und daß die Verbindung, die zur Bildung einer anorganischen Verbindung durch Hydrolyse in der Lage ist, und der Farbstoff tropfenweise entweder gleichzeitig oder als Vorgemisch zugesetzt werden, um die Hydrolyse durchzuführen.
Die anorganische Verbindung, die zum Kern werden soll, kann irgendeine der oben beschriebenen sein. Im allgemeinen wird vorzugsweise eine Verbindung, die in der Lage ist, die anorganische Verbindung durch Hydrolyse in dem Lösungsmittel zu ergeben, hydrolysiert, die in dem Lösungsmittel unlöslichen feinen Teilchen der anorganischen Verbindung ausgefällt und die ausgefällten Teilchen als Kern verwendet. Die Konzentration des in dem Lösungsmittel vorliegenden Kerns ist nicht besonders beschränkt, und erforderlichenfalls kann seine optimale Konzentration durch Routine-Experimente bestimmt werden. Im allgemeinen beträgt die bevorzugte Konzentration des Kerns 0,1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-%.
Der Farbstoff und die Verbindung, die durch Hydrolyse eine anorganische Verbindung ergeben kann, werden tropfenweise zu dem Lösungsmittel, in dem der Kern vorliegt, gegeben. Dementsprechend wird vorzugsweise der Farbstoff als Lösung in demselben Lösungsmittel wie oben oder als Lösung in einer Lösung der Verbindung, die die anorganische Verbindung durch Hydrolyse ergeben kann, verwendet.
Vorzugsweise wird die Verbindung, die die anorganische Verbindung durch Hydrolyse ergeben kann, im allgemeinen als Lösung in dem zuvor genannten Lösungsmittel verwendet. Wenn erforderlich, ist es möglich, den Farbstoff und die Verbindung, die die anorganische Verbindung ergibt, in Lösungsmitteln derselben Art aufzulösen und die erhaltenen Lösungen tropfenweise zu dem Wasser-enthaltenden Lösungsmittel, das oben beschrieben wurde, zuzugeben oder die Lösungen gleichzeitig tropfenweise zu dem beschriebenen, Wasser-enthaltenden Lösungsmittel aus getrennten Tropfvorrichtungen zuzugeben.
Vorzugsweise ist die Konzentration des Farbstoffes oder der Verbindung, die die anorganische Verbindung ergibt, im allgemeinen in der Lösung niedrig. Ist sie zu niedrig, so vergrößert sich die Menge des verwendeten Lösungsmittels deutlich. Wenn die Konzentration zu hoch ist, wird die Kontrolle der Umsetzung schwierig, oder die Handhabung der Lösung wird unzweckmäßig. Dementsprechend kann die Konzentration durch Beachtung dieser Faktoren richtig bestimmt werden. Im allgemeinen beträgt die am meisten geeignete Konzentration des Farbstoffes oder der Verbindung, die die anorganische Verbindung ergibt, nicht mehr als 50 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 50 Gew.-%, am meisten bevorzugt 5 bis 20 Gew.-%.
Die Geschwindigkeiten der tropfenweisen Zugabe des Farbstoffes und der Verbindung, die die anorganische Verbindung ergibt, die als Ausgangsstoffe verwendet werden, beeinflußt die Teilchengröße und den Teilchendispergierungswert der erhaltenen Verbundteilchen, und darum werden, da sie von weiteren Bedingungen abhängen, die geeigneten Geschwindigkeiten der tropfenweisen Zugabe vorzugsweise durch Durchführen von Routine-Experimenten bestimmt. Der allgemeine Standard ist so, daß der Farbstoff und die Verbindung, die die anorganische Verbindung ergibt, in einer Menge entsprechend 0,5 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 5 Gew.-%, mehr bevorzugt 0,5 bis 2 Gew.-% der Menge des Wasser-enthaltenden Lösungsmittels tropfenweise im Verlauf einer Stunde hinzugegeben werden. Wenn beispielsweise 2 Liter wasserhaltiges Lösungsmittel verwendet werden, so ist es Standard, daß jeder der Ausgangsstoffe mit einer Geschwindigkeit von 10 bis 200 ml/h hinzugegeben wird.
Die als Ausgangsmaterial verwendete Verbindung, die die anorganische Verbindung ergibt, kann irgendeine Verbindung sein, die hydrolysiert werden kann und teilweise löslich ist, beispielsweise bis mindestens 10 %. Alkoxide der Metalle, die oben als den Kern aufbauende Metallkomponente beschrieben wurden, werden im allgemeinen geeignet als Verbindung, die die anorganische Verbindung ergibt, verwendet. Die obigen Metallalkoxide schließen die ein, die allein eine Metalloxidschicht durch Hydrolyse bilden können, und die, die eine solche Überzugsschicht ohne Bildung eines Mischoxids mit einer weiteren Metallkomponente nicht bilden können. Sie können leicht durch Hydrolyse vor ihrer Verwendung bestimmt werden. Im allgemeinen besitzen die Metallalkoxide hinsichtlich der anorganischen Verbindungen, die den Kern bilden, dieselbe Neigung wie oben beschrieben.
Insbesondere kann ein Oxid eines Metalls der Gruppen III, IV oder VIII des Periodensystems die zuvor genannte Schicht allein bilden. Jedoch wird ein Metall der Gruppen I, II oder V des Periodensystems zur Bildung eines Mischoxids mit einem Metall der Gruppen III, IV oder VIII bevorzugt verwendet.
Beispiele von Alkoxiden schließen Metallalkoxide der allgemeinen Formeln M¹(OR¹), M²(OR¹)&sub2;, M³(OR¹)&sub3;, M&sup4;(OR¹)&sub4;, M&sup5;(OR¹)&sub5; und M&sup8;(OR¹)&sub3; ein. R¹ steht in diesen Formeln für eine lineare oder verzweigte, substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen oder für die Gruppe -R²-COR³. Beispiele geeigneter Substituenten für die Alkylgruppe schließen im allgemeinen eine unsubstituierte Aminogruppe oder eine Aminogruppe, die mit einer Alkylgruppe, die 1 bis 5 Kohlenstoffatome besitzt, oder einer Hydroxyalkylgruppe, die 1 bis 3 Kohlenstoffatome besitzt, einer Hydroxylgruppe, einer Hydroxyalkylgruppe, die 1 bis 5 Kohlenstoffatome besitzt, oder einer Carboxylgruppe substituiert ist, ein. R² steht vorzugsweise für eine Alkylengruppe, die 1 bis 5 Kohlenstoffatome besitzt, und R³ steht vorzugsweise für eine Alkylgruppe, die 1 bis 5 Kohlenstoffatome besitzt.
Stellt das Metall das Metall M&sup4; der IV. Gruppe dar, so können insbesondere auch Silicium- oder Titanmetallcarboxyiate, dargestellt durch M&sup4;(OCOR&sup4;)&sup4;, worin R&sup4; für eine Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen steht, verwendet werden.
Ist das Metall Titan, so können auch Ti(OR¹)&sub2;(OCOR&sup4;)&sub2;, Ti(OH)&sub2;(OR¹)&sub2;, Ti(OR&sup4;)&sub2;(OR¹)&sub2; verwendet werden.
In den obigen allgemeinen Formeln steht M¹ für ein Metall der I. Gruppe, M² für ein Metall der II. Gruppe, M³ für ein Metall der III. Gruppe, M&sup4; für ein Metall der IV. Gruppe, M&sup5; für ein Metall der III. Gruppe und M&sup8; für ein Metall der VIII. Gruppe. Spezifische Beispiele solcher Metalle schließen Lithium, Natrium, Kalium, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium, Bor, Aluminium, Silicium, Titan, Zircon, Germanium, Hafnium, Zinn, Blei, Phosphor, Vanadin, Niob, Tantal, Eisen, Kobalt und Nickel ein.
Beispiele bevorzugter Metallalkoxide der obigen allgemeinen Formeln schließen Alkoxide von Metallen der I. Gruppe, beispielsweise Natriumalkoxide, wie NaOCH&sub3;, NaOC&sub2;H&sub5; und NaOC&sub3;H&sub7;, und entsprechende Alkoxide, bei denen Natrium durch Li oder K substituiert ist; Alkoxide von Metallen der II. Gruppe, beispielsweise Magnesiumalkoxide wie Mg(OCH&sub3;)&sub2;, Mg(OC&sub2;H&sub5;)&sub2;, Mg(OC&sub3;H&sub7;)&sub2;, Mg(OC&sub4;H&sub9;)&sub2; oder Mg(OC&sub5;H&sub1;&sub1;)&sub2; und die entsprechenden Alkoxide, bei denen Magnesium durch Calcium, Strontium oder Barium substituiert ist; Alkoxide der Metalle der III. Gruppe, beispielsweise Aluminiumalkoxide wie Al(OC&sub2;H&sub5;)&sub3;, Al(OC&sub3;H&sub7;)&sub3; und Al(OC&sub4;H&sub9;)&sub3; und die entsprechenden Alkoxide, bei denen Aluminium durch Bor substituiert ist; Alkoxide der Metalle der IV. Gruppe, beispielsweise Siliciumalkoxide wie Si(OCH&sub3;)&sub4;, Si(OC&sub2;H&sub5;)&sub4;, Si(OC&sub3;H&sub7;)&sub4;, Si(O-iso-C&sub3;H&sub7;)&sub4;, Si(OC&sub4;H&sub9;)&sub4;, Si(O-sec-C&sub4;H&sub9;)&sub4;, Si(O-tert-C&sub4;H&sub9;)&sub4; und Si(OCOCH&sub3;)&sub4;, Titanalkoxide wie Ti(O-iso-C&sub3;H&sub7;)&sub4;, Ti(OC&sub4;H&sub9;)&sub4;, Ti[OCH&sub2;CH(C&sub2;H&sub5;)C&sub4;H&sub9;]&sub4;, Ti(OC&sub1;&sub7;H&sub3;&sub5;)&sub4;, Ti(O-iso-C&sub3;H&sub7;)&sub2;[OCH(CH&sub3;)CHCOCH&sub3;]&sub2;, Ti(OC&sub4;H&sub9;)&sub2;[OC&sub2;H&sub4;N(C&sub2;H&sub4;OH)]&sub2;, Ti(OH)&sub2;[OCH(CH&sub3;)COOH]&sub2;, Ti[OCH&sub2;CH(C&sub2;H&sub5;)CH(OH)C&sub3;H&sub7;]&sub4; und Tl(OC&sub4;H&sub9;)&sub2;(OCOC&sub1;&sub7;H&sub3;&sub5;)&sub2; und die entsprechenden Alkoxide, bei denen Titan durch Zr, Ge, Hf, Sn oder Pb substituiert ist; Alkoxide von Metallen der V. Gruppe, beispielsweise Vanadinalkoxide wie V(OC&sub2;H&sub5;)&sub4;, V(O-iso-C&sub3;H&sub7;)&sub4;, V(OC&sub4;H&sub9;)&sub4; und V(O-tert-C&sub4;H&sub9;)&sub4; und die entsprechenden Alkoxide, bei denen Vanadin durch Nb, Ta, P, Sb oder Bi substituiert ist; und Alkoxide von Metallen der VIII. Gruppe, beispielsweise Eisenalkoxide wie Fe(OC&sub2;H&sub5;)&sub3;, Fe(OC&sub3;H&sub7;)&sub3;, Fe(OC&sub4;H&sub9;)&sub3;, Fe(O-sec-C&sub4;H&sub9;)&sub3; und Fe(O-tert-C&sub4;H&sub9;)&sub3; und die entsprechenden Alkoxide, bei denen Eisen durch Kobalt oder Nickel substituiert ist, ein. Verbindungen wie CaCl&sub2; oder Ca(HOC&sub6;H&sub4;COO)&sub2;.2H&sub2;O können auch in Kombination mit den obigen Alkoxiden verwendet werden.
Insbesondere werden Alkoxide der allgemeinen Formel Mx(OR)x, worin M für ein Metall oder Halbmetall steht und x die atomare Valenz von M darstellt, bevorzugt. In der obigen allgemeinen Formel steht R für eine Alkylgruppe, am bevorzugtesten für eine Niedrig(C&sub1;-C&sub5;)-Alkylgruppe wie Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl oder Pentyl.
Die Verbindungen, die in der Lage sind, durch Hydrolyse, wie hier beschrieben, anorganische Verbindungen zu ergeben, können einzeln oder in Kombination verwendet werden. Häufig wird letzteres bevorzugt. Die anorganischen Verbindungen, die Verbindungen ergeben, können auch eine Lösung oder ein Gemisch aus einem niedrigen Kondensationsprodukt eines Alkoxysilans und eines weiteren Metalloxids, wie in einem Arbeitsbeispiel der britischen Patentschrift Nr. 2 115 799, sein.
Der Farbstoff als weiteres Ausgangsmaterial für die anorganischen Verbundteilchen kann jeder Farbstoff sein, der teilweise in dem Lösungsmittel, beispielsweise in einer Menge von mindestens einem Gewichtsteil, vorzugsweise von mindestens 5 Gewichtsteilen, am bevorzugtesten von mindestens 10 Gewichtsteilen, auf 100 Gewichtsteile des Lösungsmittels löslich ist. Im allgemeinen können geeigneterweise die hier als Bestandteil der gefärbten Schicht beschriebenen verschiedenen Farbstoffe verwendet werden. Vorzugsweise wird der Farbstoff im allgemeinen in einer Konzentration von 0,001 bis 1 Gew.-% verwendet. Desweiteren kann die Konzentration des Farbstoffes so gewählt werden, daß er immer in einer Menge von 0,05 bis 0,5 Gew.-%, vorzugsweise von 0,05 bis 0,2 Gew.-%, in dem Lösungsmittel vorliegt.
Die anorganische Verbindung, die die Verbindung ergibt, wird in dem Wasser-enthaltenden Lösungsmittel sofort zu einem unlöslichen Partikelniederschlag hydrolysiert. Die Bedingungen für die Hydrolyse sind nicht besonders beschränkt, und es können irgendwelche gewünschten Bedingungen ausgewählt werden. Im allgemeinen wird die Hydrolyse vorzugsweise bei einer Temperatur von 5 bis 50ºC, vorzugsweise 10 bis 30ºC, mit oder ohne Rühren durchgeführt.
Die Verbundteilchen, aus denen der Kern, die gefärbte Schicht, die aus dem Farbstoff und der anorganischen Verbindung besteht, und die als Ergebnis der Hydrolyse gebildete Überzugsschicht bestehen, besitzen einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser ( ) von im allgemeinen 0,1 bis 10,0 um und einen Teilchendispergierungswert von mindestens 80 %, in den meisten Fällen von mindestens 90 %, und sind nichtagglomerierend. Es ist ein überraschendes Phänomen, daß die Hydrolysereaktion so abläuft, daß die gefärbte Schicht auf dem Kern auch in Gegenwart des Lösungsmittels, das für die Aufbaureaktion als hemmend gilt, gebildet wird, wenn der Kern in dem Lösungsmittel vorliegt. Außerdem ist der Farbstoff fest auf der gefärbten Schicht befestigt, und es werden Verbundteilchen gebildet, die gemäß der verwendeten Farbe gefärbt sind. Die erhaltenen Verbundteilchen bestehen aus dem Kern, der anorganischen Verbindung ohne Farbe und der den Kern überziehenden gefärbten Schicht, die aus einem Gemisch des Farbstoffes und der anorganischen Verbindung, die den Kern überzieht, gebildet ist.
Eine wasserunlösliche und lichtdurchlässige Überzugsschicht, bestehend aus einer anorganischen Verbindung oder einem Gemisch aus einer anorganischen Verbindung und einem Farbstoff, wird weiterhin auf den erhaltenen Verbundteilchen durch ein hier zu beschreibendes Verfahren bereitgestellt.
Gemäß eines weiteren Gesichtspunkts können die anorganischen erfindungsgemäßen Verbundteilchen auch dadurch hergestellt werden, daß poröse Teilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,05 bis 8 um und einem guten Teilchendispergierungswert, beispielsweise von mindestens 80 %, wie die Metalloxidteilchen, aus denen der Kern besteht, ausgewählt werden, die porösen Teilchen mit einer Lösung eines Farbstoffes in Kontakt gebracht werden und eine durch das hier zu beschreibende Verfahren gebildete Überzugsschicht gebildet werden. Bei diesem Verfahren zur Herstellung der anorganischen Verbundteilchen ist die Auswahl der porösen Teilchen ein wichtiges Erfordernis. Obwohl das Verfahren zur Herstellung der anorganischen Verbundteilchen nicht besonders beschränkt ist, sind poröse Teilchen, die durch ein zu beschreibendes Verfahren erhalten wurden, besonders bevorzugt. Beispielsweise werden Teilchen aus einem Mischoxid eines Metalls der III., IV. oder VIII. Gruppe des Periodensystems und einem Alkalimetall, wie Kalium, Natrium und Lithium, durch die Hydrolyse des zuvor genannten Metallalkoxids hergestellt. Dann werden die erhaltenen Mischoxidteilchen mit einer Lösung aus einer Mineralsäure, wie Schwefelsäure, Salpetersäure oder Chlorwasserstoffsäure, zum Auswaschen der Alkalimetallkomponente in Kontakt gebracht. Die erhaltenen Teilchen sind porös und besitzen einen Teilchendispergierungswert von mindestens 80 %. Durch Imprägnierung der erhaltenen Teilchen mit einer Lösung des Farbstoffes wird der oberflächliche Teil des Kerns unter Bildung einer gefärbten Schicht auf dem Kern mit der Farbe imprägniert.
Bei einer Ausführungsform zur Bildung einer Überzugsschicht auf den porösen anorganischen Verbundteilchen, die mit dem Farbstoff imprägniert sind, sind die porösen anorganischen Teilchen geeigneterweise wie folgt.
Die Porengröße der porösen anorganischen Verbundteilchen ist nicht besonders beschränkt, jedoch beträgt die geeignete Porengröße im allgemeinen 2,0 bis 50 nm (20 bis 500 Å), vorzugsweise 4,0 bis 10 nm (40 bis 100 Å). Die geeignete Tiefe jeder Pore liegt im allgemeinen im Bereich von 1/10 bis 1/2 des durchschnittlichen Teilchendurchmessers der porösen anorganischen Verbundteilchen. Die porösen anorganischen Verbundteilchen besitzen vorzugsweise einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,05 bis 8,0 um und einen Teilchendispergierungswert von mindestens 80 %, insbesondere von mindestens 90 %.
Manchmal kann sich der Farbstoff aus der gefärbten Schicht, die aus dem Farbstoff oder einem Gemisch aus dem Farbstoff und der anorganischen Verbindung besteht, herauslösen. Um die Möglichkeit des Herauslösens zu verhindern, können die anorganischen Verbundteilchen in einer Dreischichtenstruktur durch weiteres Auftragen einer Überzugsschicht aus einer anorganischen Verbindung mit einem niedrigen Farbstoffgehalt oder ohne Farbstoff, oder in einer Struktur, die durch Wiederholung der Bildung der gefärbten Schicht und der Überzugsschicht aus vier oder mehr Schichten besteht, hergestellt werden. Es gibt keine besondere Beschränkung der Mittel zur Bildung solch einer mehrschichtigen Struktur, und es kann jedes gewünschte Mittel verwendet werden. Ein allgemein bevorzugtes Verfahren ist beispielsweise ein Verfahren, das die tropfenweise Zugabe der Farbe und der Verbindung, die durch Hydrolyse zur Bildung der anorganischen Verbindung in der Lage ist, zu einem Wasser-enthaltenden Lösungsmittel, in dem die den Kern bildende anorganische Verbindung vorliegt, und die Hydrolyse der Verbindung unter Bildung von Teilchen mit einer Zweischichtenstruktur oder die Herstellung poröser, mit dem Farbstoff imprägnierter Teilchen und danach die weitere tropfenweise Zugabe der Verbindung, die zur Bildung der anorganischen Verbindung durch Hydrolyse in der Lage ist, in denselben Reaktor, um sie zu hydrolysieren, umfaßt; oder ein Verfahren, das die Trennung des nicht umgesetzten Materials oder des nicht imprägnierten Farbstoffes von dem zuvor genannten System zur Herstellung der Zweischichtenteilchen oder der farbstoffimprägnierten, porösen Teilchen, und anschließend die weitere Zugabe der Verbindung, die zur Bildung einer anorganischen Verbindung durch Hydrolyse in der Lage ist, und die Hydrolyse der Verbindung, um anorganische Verbundteilchen zu ergeben, umfaßt. Bei dem vorhergehenden Fall, bei dem die Umsetzungen im selben System durchgeführt werden, werden Verbundteilchen mit einer Dreischichtenstruktur erhalten. Die Überzugsschicht als die dritte Schicht hat einen sehr geringen Farbstoffgehalt, wenn der Farbstoff, der bei der Bildung der gefärbten Schicht auf dem Kern unverbraucht zurückbleibt, in dem Lösungsmittel aufgelöst vorliegt, jedoch die Lösung der zuzusetzenden anorganischen Verbindung, die die Verbindung ergibt, keinen Farbstoff enthält. In diesem Fall beträgt der Gehalt des Farbstoffes in der Überzugsschicht gewöhnlich etwa 1/5 oder weniger, vorzugsweise 1/10 oder weniger des Gewichts des Farbstoffes, der in der direkt auf dem Kern aufgezogenen gefärbten Schicht enthalten ist. Dieses Phänomen ist hinsichtlich der allgemeinen Reaktionen ebenfalls überraschend, jedoch ist sein Mechanismus noch nicht aufgeklärt worden. Dementsprechend erfordert die Herstellung der erfindungsgemäßen anorganischen Verbundteilchen keine spezielle Reaktionsart. Sie können auch durch Laminierung dreier oder mehrerer Schichten nacheinander in situ in einem einzigen Reaktor erhalten werden. Bei den so erhaltenen Verbundteilchen löst sich kaum ein Farbstoff, der in einer kleinen Menge in der dritten Schicht enthalten sein kann, heraus.
Im Hinblick auf das zuvor gesagte ist, um den Teilchendurchmesser der erhaltenen anorganischen Verbundteilchen innerhalb eines festgelegten Bereiches einzustellen und um die Herauslösung des Farbstoffes aus diesen Teilchen zu verhindern, die Zugabezeit des Farbstoffes bei der Herstellung des Kerns der anorganischen Verbindung, die gefärbte Schicht und die Überzugsschicht durch eine Reihe von Vorgängen, zweckmäßigerweise derart, daß die zur Synthese des Kerns und der gefärbten Schicht erforderliche Gesamtzeit 1 beträgt, die Zugabe des Farbstoffes innerhalb eines Zeitraums von 0,1 bis 0,9, vorzugsweise 0,2 bis 0,8, begonnen und vollendet wird.
Bei der Herstellung von anorganischen Verbundteilchen mit mindestens drei Schichten wird die Überzugsschicht als die dritte Schicht zu einer Schicht, die durch Abtrennung des nicht umgesetzten Materials oder des nicht imprägnierten Farbstoffes von den Zweischichtenteilchen, die den Kern und die gefärbte Schicht enthalten, mehrmaliges Waschen des Rückstands mit demselben Lösungsmittel, das bei der Herstellung der Teilchen verwendet worden ist, tropfenweise Zugabe der Verbindung, die die anorganische Verbindung ergibt, und Hydrolyse der Verbindung, im wesentlichen farbstofffrei ist.
Durch das oben beschriebene Verfahren können anorganische Verbundteilchen mit mindestens drei Schichten gebildet werden. Bei den mehrschichtigen Verbundteilchen wird die Überzugsschicht vorzugsweise aus einem lichtdurchlässigen Material (transparentes oder semitransparentes Material) hergestellt, um den Färbungsgrad der gefärbten Schicht deutlicher darzustellen. Von diesem Gesichtspunkt aus wird die Überzugsschicht vorzugsweise aus einem Metalloxid eines Metalls der III. oder IV. Gruppe des Periodensystems oder einem Mischoxid dieses Metalls mit einem Metall der II. oder V. Gruppe hergestellt.
Das Vorsehen der Überzugsschicht als eine äußerste Schicht der Verbundteilchen bringt verschiedene Vorteile mit sich. Beispielsweise kann die Hydrophilie der Oberfläche der Teilchen vergrößert werden. Die Überzugsschicht dient als Schutzschicht zur Verhinderung eines direkten Kontakts des Farbstoffes mit Faktoren, die Entfärbung des Farbstoffes verursachen können, wie ultraviolettes Licht, Sauerstoff, Wasserstoffionen und Feuchtigkeit. Wenn erforderlich, kann die Hydrophilie oder Hydrophobie der Oberfläche der Teilchen durch Reaktion der Überzugsschicht mit einem hier zu beschreibenden Oberflächenbehandlungsmittel kontrolliert werden.
Zur Verwendung als Träger eines immunologischen Diagnostikreagens sind die erfindungsgemäßen anorganischen Verbundteilchen vorzugsweise in einer physiologischen Salzlösung oder einem Puffer schwer löslich. Es ist darum sehr wünschenswert, daß zumindest die äußerste Überzugsschicht im wesentlichen wasserunlöslich ist. Häufig wird die Oberfläche der Verbundteilchen behandelt, um die Verbundteilchen in der physiologischen Salzlösung oder dem Puffer schwerer löslich zu machen und die Wirksamkeit der Bindung einer immunologisch aktiven Substanz, wie Proteine, zu vergrößern. Alle bekannten Verfahren können zur Durchführung der Oberflächenbehandlung verwendet werden. Beispielsweise kann die Oberflächenbehandlung unter Verwendung eines Silankupplungsmittels oder eines Titankupplungsmittels durchgeführt werden.
Beispiele für die Silankupplungsmittel schließen Vinyltrichlorsilan, Vinyl-tris(beta-methoxyethoxy)silan, gamma-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, gamma-Methacryloxypropylmethyldimethoxysilan, gamma-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, gamma-Chlorpropyltrimethoxysilan, beta-(3,4-Epoxycyclohexyl)-ethyltrimethoxysilan, Trimethylchlorsilan, Dimethyldichlorsilan, Hexamethyldisilazan, Methyltriethoxysilan und Phenyltriethoxysilan ein. Beispiele für die Titankupplungsmittel schließen Isopropyltriisostearoyltitanat, Isopropyltridecylbenzolsulfonyltitanat, Isopropyltrisdioctylpyrophosphattitanat, Tetraisopropylbisdioctylphosphittitanat, Tetraoctylbisditridecylphosphittitanat, Bisdioctylpyrophosphatethylentitanat, Isopropyltrioctanoyltitanat und Diisostearoylethylentitanat ein.
Organische Zirconaluminatverbindungen und andere bekannte Oberflächenbehandlungsmittel können ebenfalls verwendet werden. Die Oberflächenbehandlung kann durch ein Trockenverfahren oder ein Naßverfahren durchgeführt werden. Das Naßverfahren, bei dem die Behandlung durchgeführt wird, während die Verbundteilchen sich in dispergiertem Zustand befinden, wird vorzugsweise verwendet. Die Hydrophobie der Verbundteilchen variiert bei der Oberflächenbehandlung je nach Behandlungsbedingungen, wie der Konzentration des Oberflächenbehandlungsmittels, der Behandlungstemperatur und der Behandlungszeit, stark, und darum werden die Behandlungsbedingungen nach dem Zweck, für den die behandelten Verbundteilchen verwendet werden, ausgewählt.
Bei dem Naßverfahren beträgt die Konzentration der anorganischen Verbundteilchen in einem Dispersionsmedium aus Gründen wie Handhabbarkeit, Reaktionszeit des Silankupplungsmittels und Auftreten von ausgeflockten Teilchen 0,1 bis 50 Gew. -%, vorzugsweise 0,5 bis 10 Gew.-%. Ein Lösungsmittel, in dem die anorganischen Verbundteilchen dispergiert werden sollen, kann jedes sein, das die Überzugsschicht der Teilchen nicht auflöst, aber das Oberflächenbehandlungsmittel löst. Aus solchen Gründen wie Reaktivität, Handhabbarkeit und Erhältlichkeit sind im allgemeinen Alkohole wie Methanol, Ethanol, Isopropanol, Butanol, Isoamylalkohol, Ethylenglykol und Propylenglykol geeignet. Gemische aus den Alkohollösungsmitteln mit einem kleineren Anteil anderer organischer Lösungsmittel, beispielsweise Ether, wie Diethylether, und Ester, wie Ethylacetat, können ebenfalls verwendet werden.
Manchmal katalysiert Wasser die Reaktion des Oberflächenbehandlungsmittels, und die obigen Lösungsmittel werden vorzugsweise im allgemeinen als Wasser-enthaltende Lösungsmittel verwendet. Der Wassergehalt kann eine katalytische Menge sein und ist nicht besonders beschränkt. Im allgemeinen ist Wasser in einer Menge von 0,5 bis 5 Gew.-% in dem Lösungsmittel vorhanden.
Einige der oben als Beispiel angeführten Lösungsmittel, wie Alkohole, enthalten Wasser im allgemeinen in der obigen Menge.
Bei dem Naßverfahren variiert die Konzentration des Oberflächenbehandlungsmittels, wie des Silankupplungsmittels, je nach beispielsweise der Konzentration der dispergierten Teilchen, der spezifischen Oberfläche der Teilchen und der Hydroxylgruppenkonzentration der Oberfläche der Teilchen, aber wird im allgemeinen auf 0 bis 1 g/m², vorzugsweise auf 50 bis 500 mg/m² der spezifischen Oberfläche der Teilchen eingestellt.
Die Behandlungstemperatur bei dem Naßverfahren liegt im allgemeinen zwischen -50 und 100ºC, vorzugsweise zwischen -20 und 65ºC. Die Behandlungszeit bei dem Naßverfahren hängt von der Konzentration der dispergierten Teilchen, der Behandlungstemperatur etc. ab. Im allgemeinen kann sie 10 Minuten bis 100 Stunden, vorzugsweise 1 bis 24 Stunden, betragen.
Die erfindungsgemäßen Verbundteilchen können in einer gewünschten Farbe je nach verwendetem Farbstofftyp eingefärbt werden und besitzen Teilchengrößen innerhalb eines festgelegten Bereiches. Sie können nicht nur als Träger eines immunologischen Diagnostikreagens, sondern ebenso als Füllstoffe, Modifizierungsmaterialien und hydrophile Pigmente verwendet werden.
Die erfindungsgemäßen Verbundteilchen werden hinsichtlich ihrer Verwendung als Träger immunologischer Diagnostika ausführlicher beschrieben.
Die immunologisch aktive Substanz (Antigen und Antikörper), die an die erfindungsgemäßen Verbundteilchen gebunden werden soll, ist nicht kritisch und kann jedes bekannte Antigen und Antikörper sein. Beispiele schließen denaturierte gamma-Globuline, einen Antinuklearfaktor, menschliches Albumin, einen Antihumanalbuminantikörper, Immunglobulin G (IgG), den Antihuman-IgG-Antikörper, Immunglobulin A (IgA), den Antihuman- IgA-Antikörper, Immunglobulin M (IgM), den Antihuman-IgM- Antikörper, den Antihuman-IgE-Antikörper, Streptolysin O, Streptokinase, Hyaluronidase, C-reaktives Protein (CRP), den Antihuman-CRP-Antikörper, alpha-Fetoprotein (AFP), den Anti- APP-Antikörper, Carcinoembryonales Antigen (CEA), den Antihuman-CEA-Antikörper, Human-Chorion-Gonadotropin (HCG), den Anti-HCG-Antikörper, den Anti-Östrogen-Antikörper, den Anti- Insulin-Antikörper, den Hepatitis-B-Typ-Oberflächenantikörper (HBs), den Anti-HBs-Antikörper, das Treponemapalladiumantigen, das Rubellaantigen, das Influenzaantigen, Komplement-CIq, den Anti-CIq-Antikörper, den Anti-C&sub3;-Antikörper, den Anti-C&sub4;-Antikörper und den Anti-Transferrin-Antikörper ein.
Andere bekannte aktive Substanzen, die an die erfindungsgemäßen anorganischen Verbundteilchen binden, können ebenfalls verwendet werden. Beispiele schließen Enzyme, wie Meerrettichperoxidase, Glucoseoxidase, Superoxiddismutase und Cytochrom a, b, b&sub1;, c und p450, Hormone, wie Hypophysenhormone, Insulin, Glucagon und Thyroidhormone, und Haptene, wie Opiumalkaloid (Morphin), Antipyrin und Barbitursäure ein.
Das Binden der immunologisch aktiven Substanz an die erfindungsgemäßen gefärbten anorganischen Verbundteilchen kann durch physikalische Adsorption auf der Grundlage von hydrophober Bindung bewirkt werden. Die Adsorption kann mittels bekannter Verfahren durchgeführt werden. Als spezifisches Beispiel werden die erfindungsgemäßen Verbundteilchen in einem geeigneten Puffer oder einer physiologischen Salzlösung dispergiert. Die immunologisch aktive Substanz wird zu der Dispersion gegeben, und das Gemisch wird unter so milden Bedingungen gerührt, daß die immunologisch aktive Substanz nicht desaktiviert wird, um sie an die Oberfläche der Verbundteilchen zu binden. Die Oberfläche des restlichen, nicht gebundenen Trägers kann durch eine physiologisch aktive Substanz, wie Albumin oder Gelatine, inaktiviert oder blockiert werden.
Bei dem zuvor genannten Oberflächenbehandlungsverfahren können verschiedene funktionelle Gruppen in die erfindungsgemäßen Verbundteilchen eingeführt werden. Beispielsweise erlaubt die Verwendung von gamma-Aminopropyltriethoxysilan die Einführung der Aminogruppe in die Oberfläche der Verbundteilchen. Ebenso können beispielsweise Carboxyl-, Epoxy-, Aldehyd- und Hydroxylgruppen in die Oberfläche der Verbundteilchen eingeführt werden. Unter Verwendung dieser funktionellen Gruppen und bekannter Verfahren können die immunologisch aktiven Substanzen durch kovalente Bindungen an die Verbundteilchen gebunden werden.
Dies schließt beispielsweise (1) die kovalente Bindung der Aminogruppe der immunologisch aktiven Substanz unter Verwendung eines Quervernetzungsmittels wie Glutaraldehyd, (2) die kovalente Bindung der Carboxylgruppe der immunologisch aktiven Substanz unter Verwendung eines Quervernetzungsmittels, wie 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimidhydrochlorid, und (3) die kovalente Bindung der Carboxylgruppe der immunologisch aktiven Substanz unter Verwendung eines Quervernetzungsmittels, wie Diphenylphosphorylazid, ein.
Die Menge der immunologisch aktiven Substanz, die an die erfindungsgemäßen anorganischen Verbundteilchen gebunden werden soll, kann nach einem besonderen durchzuführenden Test bestimmt werden und ist im allgemeinen nicht beschränkt. Im allgemeinen nimmt die Empfindlichkeit und Schnelligkeit des immunologischen Diagnostikreagens mit zunehmender Menge an immunologisch aktiver Substanz zu. Daher wird, wo Empfindlichkeit und Schnelligkeit erforderlich sind, die immunologisch aktive Substanz vorzugsweise bis zu einem Sättigungspunkt an die anorganischen Verbundteilchen gebunden.
Beispielsweise beträgt die Menge an immunologisch aktiver Substanz, die an die erfindungsgemäß verwendeten anorganischen Verbundteilchen gebunden wird, 0,1 bis 7,0 mg/m², vorzugsweise 0,3 bis 5,0 mg/m², bezogen auf die spezifische Oberfläche der anorganischen Verbundteilchen.
Das wie oben erhaltene immunologische Diagnostikreagens besitzt bevorzugt einen Teilchendispergierungswert von mindestens 80 %, insbesondere von mindestens 90 %.
Die erfindungsgemäß bereitgestellten anorganischen Verbundteilchen werden mit dem Farbstoff angefärbt und besitzen einen spezifischen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,1 bis 10,0 um und einen spezifischen Teilchendispergierungswert von mindestens 80 %, der für immunologische Diagnostika geeignet ist.
Die immunologischen Diagnostika, die unter Verwendung der erfindungsgemäßen anorganischen Verbundteilchen hergestellt worden sind, sind dadurch charakterisiert, daß sie eine hohe Empfindlichkeit in einer immunologischen Agglutinationsreaktion aufweisen, da sie eine Bestimmung innerhalb eines kurzen Zeitraums erlauben und ein klares Agglutinationsbild, insbesondere bei einem Mikrotitertestverfahren, ergeben. Dies ist der Tatsache zuzuschreiben, daß bei dem immunologischen Diagnostikreagens die immunologisch aktive Substanz an den organischen Verbundteilchen, die einen spezifischen Teilchendurchmesser und einen spezifischen Teilchendispergierungswert von mindestens 80 % besitzen, befestigt ist. Desweiteren kann, da die erfindungsgemäßen anorganischen Verbundteilchen mit dem Farbstoff angefärbt sind, eine Agglutinationsreaktion sogar in Wasser sehr leicht bestimmt werden. Außerdem geht sie, da der Farbstoff sich in dem Lösungsmittel kaum auflöst, sogar während einer langen Lagerzeit der erfindungsgemäßen anorganischen Verbundteilchen in Lösungsmitteln nicht verloren. Dementsprechend erlaubt das immunologische Diagnostikreagens, das unter Verwendung der erfindungsgemäßen anorganischen Verbundteilchen erhalten worden ist, als Träger eine sehr schnelle Durchführung eines herkömmlichen Mikrotitertests und kann weithin auch bei einem Enzymimmunoassay oder Radioimmunoassay unter Verwendung einer fixierten Markierungsverbindung angewendet werden.
Die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele erläutern die Erfindung genauer. Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf diese Beispiele.
Die Eigenschaften der in den folgenden Beispielen hergestellten anorganischen Verbundteilchen wurden durch die folgenden Verfahren gemessen.

(1) Durchschnittlicher Teilchendurchmesser ( )

200 Teilchen wurden statistisch ausgewählt, und ihre Durchmesser in der Längsrichtung durch Beobachtung unter einem Transmissionselektronenmikroskop gemessen. Der Durchschnitt dieser Durchmesser wurde berechnet.

(2) Teilchengröße-Dispersionswert

Der Teilchengröße-Dispersionswert (SD) wurde durch Division der Standardabweichung der Teilchengrößen der Teilchen durch den durchschnittlichen Teilchendurchmesser und Multiplikation des Quotienten mit 100 erhalten.
SD = Standardabweichung der Teilchendurchmesser/durchschnittlicher Teilchendurchmesser x 100 (%)

(3) Teilchendispergierungswert (PD)

Der Teilchendispergierungswert (PD) wurde durch Division der Zahl der Teilchen, die ein Volumen innerhalb des Bereiches π/6( ± 0,5 )³ besitzen, durch die Gesamtzahl der Teilchen und Multiplikation des Quotienten mit 100 erhalten. Die Messung der Volumina der Teilchen und das Zählen der Zahl der Teilchen wurden unter Verwendung einer Vorrichtung (Modell ZD-1, hergestellt von Coultar Counter Company) durchgeführt.
PD = Zahl der Teilchen mit einem Volumen von π/6( ± 0,5 )³/Gesamtteilchenzahl x 100 (%)

(4) Durchschnittlicher Teilchendurchmesser ( ) des Kerns

Wurde im Hinblick auf die anorganischen Verbundteilchen, die den Kern bilden, auf dieselbe Weise gemessen wie die Messung von in (1).

(5) Menge des aufgelösten Farbstoffes (SC)

Die Konzentration des Farbstoffes in Methanol und die Absorption der Lösung bei dieser Konzentration wurden zur Bestimmung des Extinktionskoeffizienten (&epsi;) des Farbstoffes spektral analysiert. Getrennt wurden die anorganischen Verbundteilchen in 5 ml Methanol in einer Konzentration von 5 Gew.-% dispergiert. Nach einwöchigem Stehen wurden 4 ml des Überstandes abgenommen und zur Bestimmung der Absorption (A) des Überstandes spektral analysiert. Die Menge (C) des aufgelösten Farbstoffes wurde nach der folgenden Gleichung berechnet.
C = A/&epsi;

(6) Farbstoffgehalt (DC) in den gefärbten Verbundteilchen

Der Extinktionskoeffizient (&epsi;) des Farbstoffes wurde zuerst durch dasselbe Verfahren wie in (5) oben bestimmt. Getrennt wurden die gefärbten anorganischen Verbundteilchen in einer Konzentration von 0,5 Gew.-% in Methanol dispergiert. Vier Milliliter der Dispersion wurden zur spektralen Analyse ihres Gewichts und der Absorption (A') herangezogen. Getrennt wurden die anorganischen Verbundteilchen, die den Kern der gefärbten anorganischen Verbundteilchen bilden und denselben durchschnittlichen Teilchendurchmesser wie die Verbundteilchen besitzen, in Methanol in einer Konzentration von 0,5 Gew.- % dispergiert. Die Absorption (A") dieser Dispersion wurde spektral analysiert.
Aus den erhaltenen Ergebnissen wurde das Gewicht (DW) des Farbstoffes, der in den Verbundteilchen enthalten ist, wie folgt berechnet:
DW = (A' - A")/&epsi;
Dann wurde das Gewicht des Methanols von dem Gewicht der 4 ml-Methanoldispersion der Verbundteilchen subtrahiert, um das Gewicht (PW) der Verbundteilchen in 4 ml der Dispersion zu berechnen.
Schließlich wurde der Farbstoffgehalt (DC) der Verbundteilchen nach der folgenden Gleichung berechnet:

(7) Anteil des Farbstoffes, der in der gefärbten Schicht auf dem Kern enthalten ist (CDC)

Die in ein Epoxyharz eingebetteten anorganischen Verbundteilchen wurden mit einem Ultramikrotom in ultradünne Abschnitte geschnitten. Die ultradünnen Abschnitte wurden unter einem Transmissionselektronenmikroskop beobachtet. Ein Teil, der in der Mitte (Kern) dunkel aussah, ein Teil, der außerhalb des Kerns vorlag und blaß aussah (gefärbte Schicht), und ein Teil, der auf der äußersten Schicht (Überzugsschicht) dunkel aussah, wurden mit einem Analysenmikroskop analysiert. Die Zahl der Kohlenstoffatome jeder der Schichten wurde aus der Intensität der spezifischen Röntgenstrahlung (289 eV) von Kohlenstoff, die durch die Analyse erhalten wurde, bestimmt, und der Anteil (CDC) des in der gefärbten Schicht auf dem Kern enthaltenen Farbstoffes wurde berechnet.
CDC = Anzahl der Kohlenstoffatome in der gefärbten Schicht/(Anzahl der Kohlenstoffatome im Kern) + (Anzahl der Kohlenstoffatome in der gefärbten Schicht) + (Anzahl der Kohlenstoffatome in der Überzugsschicht)

BEISPIEL 1

(1) Synthese und Oberflächenbehandlung gefärbter anorganischer Verbundteilchen

Ein Glaskolben mit Rührer wurde mit 2.800 ml Methanol, 616 ml wäßrigem Ammoniak (25 Gew.-%) und 21 ml einer wäßrigen Lösung aus Natriumhydroxid (5 mol/l) beschickt und dann bei 10ºC gehalten. Eine methanolische Lösung (22 Gew.-%; 256 ml) Tetraethylsilicat wurde mit einer Geschwindigkeit von 25,5 ml/h zur Herstellung von Kieselsäure- bzw. Siliciumdioxidteilchen (durchschnittlicher Teilchendurchmesser 0,91 um) tropfenweise zugegeben. Desweiteren wurden 624 ml einer methanolischen Lösung (44 Gew.-%) Tetraethylsilicat und 400 ml einer niethanolischen Lösung (1,25 Gew.-%) jedes der Farbstoffe, die in Tabelle 1 gezeigt sind, gleichzeitig tropfenweise zu der Reaktionslösung, die die Kieselsäure- bzw. Siliciumdioxidteilchen enthielt, mit einer Geschwindigkeit von 25,5 ml/h zugegeben. Die Zugabe der methanolischen Lösung des Farbstoffes wurde früher beendet. Die erhaltenen gefärbten anorganischen Verbundteilchen wurden wiederholt durch Dekantieren und Waschen unter Verwendung von Methanol gereinigt. Die erhaltenen gefärbten anorganischen Verbundteilchen waren kugelig, und es wurde sogar bei ihrer Dispersion in Methanol keine Auflösung des Farbstoffes beobachtet.
Ein ultradünner Abschnitt wurde mit einem Ultramikrotom aus den gefärbten anorganischen Verbundteilchen, die in ein in Tabelle 1, Nr. 1, gezeigtes Epoxyharz eingebettet worden waren, herausgeschnitten und unter einem Transmissionselektronenmikroskop beobachtet. Ein Elektronenmikrograph (40.000 X), der die Teilchenstruktur der gefärbten anorganischen Verbundteilchen zeigt, ist in Figur 1 gezeigt. Aus Figur 1 ist ersichtlich, daß die gefärbten anorganischen Verbundteilchen aus einer Dreischichtenstruktur, bestehend aus einem Kern, einer gefärbten Schicht und einer Überzugsschicht, bestehen.
Die Teilchendispergierungswerte der gefärbten anorganischen Verbundteilchen in Tabelle 1, Nr. 1, sind in Figur 2, (a), gezeigt.
Die Eigenschaften der erhaltenen Kieselsäure- bzw. Siliciumdioxid/Farbstoffverbundteilchen mit einer Zweischichtenstruktur sind in Tabelle 1 gezeigt.
Die erhaltenen Verbundteilchen wurden in einer Konzentration von 10 Gew.-% in Methanol dispergiert. Jedes der Obeflächenbehandlungsmittel, die in Tabelle 1 gezeigt sind, wurde zu 100 ml der Dispersion gegeben, so daß sich eine Konzentration von 0,5 Gew.-% ergab, und das Gemisch wurde bei 10ºC 16 Stunden lang umgesetzt, um oberflächenbehandelte anorganische Verbundtellchen zu ergeben.
Die Teilchendispergierungswerte der oberflächenbehandelten gefärbten anorganischen Verbundteilchen in Tabelle 1, Nr. 1, sind in Figur 2, (b), gezeigt.

(2) Herstellung von anorganischen Verbundteilchen mit darauf fixiertem, hitzedenaturiertem Human-IgG

Eine Human-Cohn-FII-Fraktion (hergestellt von Sigma Co.) wurde in 1/150 M Phosphatpuffer (pH 7,4) in einer Konzentration von 10 mg/ml aufgelöst. Die Lösung wurde bei 60ºC 60 Minuten lang erhitzt, um hitzedenaturiertes Human-IgG zu erhalten. Das erhaltene hitzedenaturierte Human-IgG wurde mit Phosphatpuffer 40fach verdünnt und dann durch das serielle Verdünnungsverfahren verdünnt. Ein Milliliter der erhaltenen verdünnten Lösung des hitzedenaturierten Human-IgGs und 1 ml einer Lösung, erhalten durch Verdünnung der oberflächenbehandelten anorganischen Verbundteilchen, die in (1) oben erhalten worden waren, mit Phosphatpuffer auf eine Konzentration von 1 Gew.-%, wurden durch einstündiges Rühren bei Raumtemperatur vermischt. Das Gemisch wurde dann zentrifugiert und der Feststoff in 2 ml eines Phosphatpuffers mit kleinen Mengen Lactose, eines nichtionischen oberflächenaktiven Mittels und Rinderserumalbumin (BSA) dispergiert. Das erhaltene immunologische Diagnostikreagens, in dem das hitzedenaturierte menschliche IgG an die anorganischen Verbundteilchen gebunden war, hatte den in Tabelle 1 gezeigten Teilchendispergierungswert. Nach Bindung des Human-IgGs hatten die gefärbten anorganischen Verbundteilchen in Tabelle 1, Nr. 1, die Teilchendispergierungswerte, die in Figur 2, (c), gezeigt sind.

(3) Antigen-Antikörper-Reaktion

Das in einem Pool vereinigte Serum rheumatischer Patienten wurde mit Phosphatpuffer 20fach verdünnt und dann mit Phosphatpuffer durch das serielle Verdünnungsverfahren verdünnt, um eine verdünnte Lösung des Serums rheumatischer Patienten herzustellen. Um eine Antigen-Antikörper-Reaktion durchzuführen, wurde eine Mikrotiterplatte verwendet, und 25 ul der verdünnten Lösung des Serums rheumatischer Patienten wurden in jede Kavität der Platte gegeben. Dann wurde eine Dispersion des immunologischen Diagnostikreagens mit daran gebundenem hitzedenaturiertem Human-IgG in einer Menge von 25 Ml in jede der Kavitäten der Mikrotiterplatte eingeführt. Die Platte wurde dann 5 Minuten lang unter Rühren stehengelassen. Der Zustand der Agglutination durch die Antigen- Antikörper-Reaktion wurde beobachtet, und die Leistungsfähigkeit des immunologischen Diagnostikreagens wurde bewertet. Die Agglutinationsmuster durch die Antigen-Antikörper-Reaktion mit dem immunologischen Diagnostikreagens unter Verwendung der anorganischen Verbundteilchen in Tabelle 1, Nr. 1, sind in Figur 3 gezeigt.
Die verschiedenen Symbole in Figur 3 besitzen die folgende Bedeutung:
(-): Die Teilchen sammelten sich in einer punktartigen Form, und der periphere Rand des Punktes hatte eine glatte, kreisförmige Form.
(±): Die Teilchen bildeten einen kleinen Ring, dessen peripherer Rand gleichmäßig und glatt war.
(+): Der Teilchenring war deutlich groß, und innerhalb des Rings breiteten sich agglutinierte Teilchen in Filmform aus.
(++): Die Agglutination trat einheitlich auf, und die agglutinierten Teilchen breiteten sich überall auf dem Boden der Kavität in Filmform aus.
Die Empfindlichkeit wurde als das maximale Verdünnungsverhältnis der verdünnten Lösung des Serums rheumatischer Patienten in den Kavitäten, in denen ein klares (+)-Muster beobachtet wurde, bewertet.
Die Schnelligkeit war die Zeit, in der ein endgültiges Agglutinationsmuster zur Bewertung der Empfindlichkeit auftrat.
Die nichtspezifische Agglutinationsreaktion wurde durch die Zahl der Kavitäten, in denen eine Agglutination in dem Zustand von (±), (+) oder (++) in dem Kontrollteil (C in Figur 3) beobachte wurde, bewertet.
Die Ergebnisse der Antigen-Antikörper-Reaktionen auf den gefärbten anorganischen Verbundteilchen sind in Tabelle 1 gezeigt.

BEISPIEL 2

Außer, daß die Menge an Natriumhydroxid, das zugegeben wurde, und die Zugabezeit des Farbstoffes in Beispiel 1, wie in Tabelle 2 gezeigt, geändert wurden, wurden anorganische Verbundteilchen auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 synthetisiert, gereinigt und oberflächenbehandelt. Dann wurden die anorganischen Verbundteilchen wie in Beispiel 1, (2) und (3), in einer Antigen-Antikörper-Reaktion bewertet. Die Eigenschaften der anorganischen Verbundteilchen und die Ergebnisse der Antigen-Antikörper-Reaktion sind in Tabelle 2 gezeigt.

BEISPIEL 3

Ein Glaskolben mit einem Rührer wurde mit 2.800 ml Isopropylalkohol (IPA) beschickt und auf 10ºC gehalten. Dann wurden 280 ml einer IPA-Lösung (20 Gew.-%) von jedem Ausgangsmaterial, das in Tabelle 3 gezeigt ist, tropfenweise mit einer Geschwindigkeit von 22,5 ml/h zugegeben, und das Material wurde hydrolysiert. Anschließend wurden gleichzeitig 670 ml einer IPA-Lösung (40 Gew.-%) des Materials und 450 ml einer methanolischen Lösung (1,25 Gew.-%) eines jeden Farbstoffes, der in Tabelle 3 gezeigt ist, tropfenweise zugegeben. Nach Beendigung der Farbstoffzugabe wurde die Zugabe des Ausgangsmaterials fortgesetzt, um die anorganischen Verbundteilchen zu erhalten. Die erhaltenen anorganischen Verbundteilchen besaßen eine Dreischichtenstruktur. Die erhaltenen anorganischen Verbundteilchen wurden gereinigt und auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1, (1), gewaschen. Jedes der anorganischen Verbundteilchen war kugelig, und sogar wenn sie in Methanol dispergiert wurden, wurde keine Auflösung des Farbstoffes beobachtet.
Die erhaltenen anorganischen Verbundteilchen wurden mit jedem der Oberflächenbehandlungsmittel, die in Tabelle 3 gezeigt sind, auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1, (1), oberflächenbehandelt. Die Eigenschaften der Teilchen sind in Tabelle 3 gezeigt.
Durch dieselbe Verfahrensweise wie in Beispiel 1, (2) und (3), wurde hitzedenaturiertes Human-IgG an die oberflächenbehandelten anorganischen Verbundteilchen gebunden, und das erhaltene Reagens wurde in einer Antigen-Antikörper-Reaktion unter Verwendung des Serums rheumatischer Patienten bewertet. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 3 gezeigt.

BEISPIEL 4

In 1.200 ml Methanol wurden 4,0 g 0,1 % Chlorwasserstoffsäure und 158 g Tetraethylsilicat (Si(OC&sub2;H&sub5;)&sub4;; Ethylsilicat 28, hergestellt von Nippon Calcoat Chemical Co., Ltd.) aufgelöst. Die Lösung wurde zur Hydrolyse des Tetraethylsilicats etwa 2 Stunden lang bei Raumtemperatur gerührt. Das hydrolysierte Produkt wurde dann unter Rühren zu einer Lösung von 40,9 g Tetrabutyltitanat (Ti(OC&sub4;H&sub9;)&sub4;; hergestellt von Nippon Soda Co., Ltd.) unter Bildung einer Lösung des hydrolysierten Produkts von Tetraethylsilicat und Tetrabutyltitanat hinzugegeben. Dann wurden 2,5 l Ethanol in ein 10-l-Glasreaktionsgefäß mit einem Rührer eingeführt, und 500 g einer wäßrigen Ammoniaklösung (25 Gew.-%) wurden zur Herstellung einer ammoniakalischen Alkohollösung hinzugegeben. Um Kieselsäure- bzw. Siliciumdioxidkeime herzustellen, wurde eine Lösung von 4,0 g Tetraethylsilicat in 100 ml Methanol über einen Zeitraum von etwa 5 Minuten hinzugegeben. 5 Minuten nach der Zugabe, als die Reaktionslösung leicht milchig-weiß wurde1 wurde die obige Lösung, die das hydrolysierte Tetraethylsilicat und das Tetrabutyltitanat enthielt, weiterhin über etwa 2 Stunden hinzugegeben, während die Temperatur des Reaktionsgefäßes auf 20ºC gehalten wurde. Desweiteren wurde die Zugabe von 378 ml einer methanolischen Lösung (44 Gew.- %) von Tetraethylsilicat und 250 ml einer methanolischen Lösung (1,25 Gew.-%) Methylenblau (kationischer Farbstoff) jeweils gleichzeitig mit einer Geschwindigkeit von 25 ml/h begonnen. Die Hydrolyse wurde unter solchen Bedingungen, daß die Zugabe der Farbstofflösung vor Beendigung der Zugabe der Tetraethylsilicatlösung beendet war, durchgeführt. Das Produkt wurde gereinigt und auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1, (1), gewaschen, um Kieselsäure- bzw. Siliciumdioxid- Titandioxidteilchen mit dem Farbstoff (der Kern bestand aus jeder der anorganischen Verbindungen, die in Tabelle 4 gezeigt sind, und die Teilchen besaßen eine Dreischichtenstruktur, bestehend aus dem Kern, einer gefärbten Schicht und einer Überzugsschicht) zu erhalten.
Bei der obigen Verfahrensweise wurden gefärbte anorganische Verbundteilchen mit verschiedenen Zusammensetzungen erhalten, außer daß die Materialien und Farbstoffe, die in Tabelle 4 gezeigt sind, verwendet wurden. Die gefärbten anorganischen Verbundteilchen wurden mit den Oberflächenbehandlungsmitteln auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 oberflächenbehandelt.
Jedes der Teilchen war kugelig, und sogar wenn sie in Methanol dispergiert wurden, wurde kein Auflösen des Farbstoffes beobachtet.
Durch dieselbe Verfahrensweise wie in Beispiel 1 wurde hitzedenaturiertes IgG an jedes der gefärbten anorganischen Verbundteilchen gebunden. Die erhaltenen Teilchen hatten die Teilchendispergierungswerte, die in Tabelle 4 gezeigt sind. Die erhaltenen hitzedenaturierten IgG-gebundenen Teilchen wurden in einer Antigen-Antikörper-Reaktion unter Verwendung des Serums rheumatischer Patienten, wie in Beispiel 1 gezeigt, bewertet. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 4 gezeigt.

BEISPIEL 5

Ein Glaskolben mit einem Rührer wurde mit 2.800 ml einer Methanoldispersion jeder der zuvor hergestellten anorganischen Verbindungen, die in Tabelle 5 angegeben sind, als Kern und mit 616 ml wäßrigem Ammoniak (25 Gew.-%) beschickt und dann bei loaC gehalten. Dann wurden 624 ml einer methanolischen Lösung (44 Gew.-%) Tetraethylsilicat und 400 ml einer methanolischen Lösung (1,25 Gew.-%) Diacrylrot MS-N (hergestellt von Mitsubishi Chemical Co., Ltd.) mit einer Geschwindigkeit von 25,5 ml/h gleichzeitig tropfenweise zugegeben, und die Hydrolyse wurde unter solchen Bedingungen ausgeführt, daß die Zugabe der Farbstofflösung vor dem Ende der Zugabe der Tetraethylsilicatlösung beendet war. Die Eigenschaften der erhaltenen Verbundteilchen sind in Tabelle 5 gezeigt.
Die Verbundteilchen wurden mit Triphenylchlorsilan auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1, (2), oberflächenbehandelt, und es wurde dieselbe Antigen-Antikörper-Reaktion wie in Beispiel 1, (3), durchgeführt. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 5 gezeigt.

BEISPIEL 6

In einem Glaskolben mit einem Rührer wurden 56 g jeder der zuvor hergestellten anorganischen Verbindungen, die in Tabelle 8 gezeigt sind, als Kern in 100 ml einer methanolischen Lösung (10 Gew.-%) eines jeden Farbstoffes, der in Tabelle 8 gezeigt ist, dispergiert, und die Dispersion wurde 16 Stunden lang bei Raumtemperatur gerührt. Dann wurde das Gemisch stehengelassen und der Überstand durch Dekantieren entfernt, und 100 ml Ethanol wurden zugegeben. Das Gemisch wurde 10 Minuten lang gerührt und dann stehengelassen. Der Überstand wurde entfernt. Dann wurden 2.800 ml Ethanol und 616 ml wäßriger Ammoniak (25 Gew.-%) zu dem Rückstand gegeben und das Gemisch auf 10ºC gehalten. Danach wurden 1.024 ml einer methanolischen Lösung (22 Gew.-%) von Tetraethylsilicat tropfenweise mit einer Geschwindigkeit von 25,5 ml/h zur Durchführung der Hydrolyse hinzugegeben. Die Eigenschaften der erhaltenen anorganischen Verbundteilchen sind in Tabelle 6 gezeigt.
Die Verbundteilchen wurden wie in Beispiel 1, (1), oberflächenbehandelt und dann in einer Antigen-Antikörper-Reaktion wie in Beispiel 1, (2) und (3), bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt.

BEISPIEL 7

Ein Glaskolben mit einem Rührer wurde mit 2.800 ml Methanol, 616 ml wäßrigem Ammoniak (25 Gew.-%) und 21 ml einer wäßrigen Natriumhydroxidlösung (5 mol/l) beschickt. Der Kolben wurde auf 10ºC gehalten, und dann wurde ein Gemisch von 792 ml einer methanolischen Lösung (22 Gew.-%) von Tetraethylsilicat und 88 ml einer methanolischen Lösung (22 Gew.- %) von Natriummethylat tropfenweise mit einer Geschwindigkeit von 25,5 ml zugegeben, um Kieselsäure- bzw. Siliciumdioxid/Natriumverbundteilchen zu erhalten. Die Verbundteilchen wurden wie in Beispiel 1, (1), gereinigt und in Methanol in einer Konzentration von 10 Gew.-% dispergiert. Dann wurden 2.000 ml einer 5%igen wäßrigen Schwefelsäurelösung in einen Glaskolben mit einem Rührer gegeben, und die Dispersion der Verbundteilchen wurde unter Rühren bei Raumtemperatur mit einer Geschwindigkeit von 5 ml/min tropfenweise hinzugegeben. Nach der Säurebehandlung wurde das Produkt gewaschen und auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1, (1), gereinigt. Die Eigenschaften der erhaltenen porösen Teilchen sind in Tabelle 2, Nr. 1, gezeigt.
Getrennt wurden 2.800 ml Isopropylalkohol (IPA) in einen Glaskolben mit einem Rührer gegeben, und nachdem der Kolben bei 10ºC gehalten worden war, wurde ein Gemisch von 855 ml einer IPA-Lösung (20 Gew.-%) eines jeden Materials, das in Tabelle 7 (Nr. 1, 3 und 4) gezeigt ist, und 95 ml einer IPA- Lösung (20 Gew.-%) von Natriummethylat mit einer Geschwindigkeit von 25,5 ml/h tropfenweise hinzugegeben, um Kieselsäure- bzw. Siliciumdioxid-Natriumverbundteilchen zu erhalten. Die Verbundteilchen wurden wie in Beispiel 1, (1), gereinigt und in Methanol in einer Konzentration von 10 Gew.-% dispergiert. Dann wurden 2.000 ml einer 5 Gew.-%igen wäßrigen Schwefelsäurelösung in einen Glaskolben mit einem Rührer gegeben, und unter Rühren bei Raumtemperatur wurde die Dispersion der Verbundteilchen mit einer Geschwindigkeit von 5 ml/min hinzugegeben. Nach der Säurebehandlung wurde das Produkt gewaschen und auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1, (1), gereinigt. Die Eigenschaften der porösen Teilchen sind in Tabelle 7 (Nr. 1, 3 und 4) gezeigt.
Die erhaltenen porösen Teilchen wurden ausgefällt, und der Methanolüberstand wurde entfernt. Dann wurden 1.000 ml einer methanolischen Lösung von Methylenblau, gelöst in einer Konzentration von 10 Gew.-%, hinzugegeben. Das Gemisch wurde bei Raumtemperatur 16 Stunden lang zur Imprägnierung der porösen Teilchen mit dem Farbstoff gerührt. Nach der Färbung wurde das Produkt gewaschen und auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1, (1), gereinigt.
Die gefärbten porösen Teilchen, die in Tabelle 7, jeweils bei Nr. 1 bis 4, erhalten wurden, wurden in 100 ml eines Gemisches aus Methanol und Ammoniak (4:1) in einer Konzentration von 2,5 Gew.-% dispergiert. Die Dispersion wurde in einen Kolben mit einem Rührer überführt und auf 10ºC gehalten. Danach wurden gleichzeitig 160 ml einer methanolischen Lösung (20 Gew.-%) Tetraethylsilicat und 160 ml eines Gemisches aus Methanol und Ammoniak (4:1) tropfenweise mit einer Geschwindigkeit von 22,5 ml/h hinzugegeben, um anorganische Verbundteilchen zu erhalten. Die Eigenschaften der erhaltenen anorganischen Verbundteilchen sind in Tabelle 7 gezeigt.
Die gefärbten anorganischen Verbundteilchen wurden mit Trimethylchlorsilan auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1, (1), oberflächenbehandelt und dann in einer Antigen-Antikörper- Reaktion wie in Beispiel 1, (2) und (3), bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 gezeigt.

BEISPIEL 8

Die anorganischen Verbundteilchen, die jeweils in den Beispielen, die in Tabelle 8 angegeben sind, erhalten worden waren, wurden in 100 ml eines Methanol/Ammoniakgemisches in einer Konzentration von 2,5 Gew.-% dispergiert. Die Dispersion wurde in einen Glaskolben mit einem Rührer überführt und auf 10ºC gehalten. Zu der Dispersion wurden gleichzeitig tropfenweise 250 ml einer methanolischen Lösung (1,25 Gew.- %) eines jeden in Tabelle 8 angegebenen Farbstoffs, 450 ml eines Gemisches aus Methanol und Ammoniak (4:1) und 450 ml einer methanolischen Lösung (40 Gew.-%) aus Tetraethylsilicat mit einer Geschwindigkeit von 22,5 ml/h hinzugegeben. Die Hydrolyse wurde so ausgeführt, daß die Zugabe der Farbstofflösung zuerst beendet wurde, und als nächstes die Zugabe der Tetraethylsilicatlösung und des Methanol/Ammoniakgemisches gleichzeitig beendet wurden. Als Ergebnis wurden anorganische Verbundteilchen mit einer Fünfschichtenstruktur erhalten. Die Eigenschaften der erhaltenen anorganischen Verbundteilchen sind in Tabelle 8 gezeigt.
Die anorganischen Verbundteilchen wurden oberflächenbehandelt und dann in einer Antigen-Antikörper-Reaktion wie in Beispiel 1, (1), (2) und (3), bewertet. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 8 gezeigt.

BEISPIEL 9

Alpha-Fetoprotein (AFP abgekürzt), das von Ziegen produziert worden war, wurde durch Affinitätschromatographie gereinigt. Ein Phosphatpuffer mit 1 mg/ml des gereinigten AFP-Antikörpers wurde durch ein serielles Verdünnungsverfahren unter Herstellung einer AFP-Antikörperverdünnung verdünnt. Durch dieselbe Verfahrensweise wurden Verdünnungen des anticarcinoembryonischen Antigens (Anti-CEA) und des anti-C- reaktiven Proteins (Anti-CRP) hergestellt. Diese Antikörperverdünnungen wurden in einer Menge von 1 Volumenteil zu 1 Volumenteil der 1 Gew.-%igen Phosphatpufferlösungen der anorganischen Verbundteilchen aus Beispiel 1, Nr. 2, gefärbt mit Diacrylrot MS-N (kationischer Farbstoff) und oberflächenbehandelt mit Triphenylchlorsilan bzw. den anorganischen Verbundteilchen aus Beispiel 4, Nr. 1, gefärbt mit Methylenblau (kationischer Farbstoff) und oberflächenbehandelt mit Triphenylchlorsilan, gegeben. Sie wurden bei Raumtemperatur eine Stunde lang unter Rühren vermischt. Bei jedem Versuch wurde das Gemisch dann zentrifugiert, und der erhaltene Feststoff in 2 ml eines Phosphatpuffers mit einer kleinen Menge an Lactose, einem nichtionischen Oberflächenbehandlungsmittel und Rinderserumalbumin dispergiert. Die Teilchendispergierungswerte der erhaltenen immunologischen diagnostischen Verbundteilchen, an die die obigen Antikörper gebunden wurden, sind in Tabelle 9 gezeigt.
Dieselbe Antigen-Antikörper-Reaktion wie in Beispiel 1 wurde unter Verwendung der erhaltenen immunologischen diagnostischen Verbundteilchen durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 9 gezeigt. Tabelle 1 gefärbte anorganische Teilchen immunologischer diagnostischer Wert Kern Farbstoff und sein Gehalt (Gew.-%) Oberflächenbehandlungsmittel durchschnittlicher Teilchendurchmesser (um) Teilchengröße-Disperionswert (%) Teilchendispergierungswert (%) Teilchendurchmesser des Kerns (um) Anteile an Farbstoff in der gefärbten Schicht, bezogen auf den gesamten Farbstoff (%) Dicke der Überzugsschicht (um) Empfindlichkeit Schnelligkeit (min.) nichtspezifische Agglutination (Anzahl) Kieselsäure bzw. Siliciumdioxid Diacrylrot MS-N (1,2) Oleosol-Schnellrot R1 (0,7) Phenyltriethoxysilan Triphenylchlorsilan Isopropyltriisostearoyltitanat Diphenylmethylchlorsilan Tabelle 1 (Fortsetzung) gefärbte anorganische Teilchen immunologischer diagnostischer Wert Kern Farbstoff und sein Gehalt (Gew.-%) Oberflächenbehandlungsmittel durchschnittlicher Teilchendurchmesser (um) Teilchengröße-Dispersionswert (%) Teilchendispergierungswert (%) Teilchendurchmesser des Kerns (um) Anteile an Farbstoff in der gefärbten Schicht, bezogen auf den gesamten Farbstoff (%) Dicke der Überzugsschicht (um) Empfindlichkeit Schnelligkeit (min.) nichtspezifische Agglutination (Anzahl) Kongorot (0.6) Sumifix-Blau RSL (0.9) Diacrylrot MS-N+ Methylenblau Diisostearoylethylentitanat Triphenylchlorsilan Trimethylethoxysilan Tabelle 1 (Fortsetzung) gefärbte anorganische Teilchen immunologischer diagnostischer Wert Kern Farbstoff und sein Gehalt (Gew.-%) Oberflächenbehandlungsmittel durchschnittlicher Teilchendurchmesser (um) Teilchengröße-Dispersionswert (%) Teilchendispergierungswert (%) Teilchendurchmesser des Kerns (um) Anteile an Farbstoff in der gefärbten Schicht, bezogen auf den gesamten Farbstoff (%) Dicke der Überzugsschicht (um) Empfindlichkeit Schnelligkeit (min.) nichtspezifische Agglutination (Anzahl) Kieseilsäure bzw. Siliciumdioxid Oleosol-Schnellrot R1+ Methylenblau (1,1) Diarylrot MS-N+ Methylen+Malachitgrün (1,6) Dimethyldichlorsilan Triphenylchlorsilan Tabelle 2 gefärbte anorganische Verbundteilchen Kern Farbstoff und sein Gehalt (Gew.-%) Oberflächenbehandlungsmittel zugegebene Menge an NaOH (ml) Beginn der Farbstoffzugabe (*1) durchschnittlicher Teilchendurchmesser (um) Tielchengröße-Dispersionswert Teilchendispergierungswert (%) Teilchendurchmesser des Kerns (um) Anteile an Farbstoff in der gefärbten Schicht, bezogen auf den gesamten Farbstoff (%) Dicke der Überzugsschicht (um) Auflösung des Farbstoffes im Überstand (ug) Kieselsäure bzw. Siliciumdioxid Diacrylrot MS-N (1,2) Triphenylchlorsilan (*1) Die Zeit, die für die Zugabe des gesamten Tetraethylsilicats vom Zugabebeginn des Tetraethylsilicats an für die Kernbildung bis zum Ende der Tetraethylsilicatzugabe für die Bildung der Überzugsschicht erforderlich war, wurde als 1 genommen, und die Zeit des Zugabebeginns des Farbstoffes wurde als Verhältnis zu 1 ausgedrückt. Tabelle 2 (Fortsetzung) immunologisches Diagnostikreagens Teilchendipsergierungswert (%) Empfindlichkeit Schnelligkeit (min.) nichtspezifische Agglutination (Anzahl) Tabelle 3 Gefärbte anorganische Verbundteilchen Ausgangsmaterial Kern Farbstoff und sein Gehalt (Gew.-%) Oberflächenbehandlungsmittel durchschnittlicher Teilchendurchmesser (um) Teilchengröße-Dispersionswert (%) Teilchendispergierungswert (%) Teilchendurchmesser des Kerns (um) Anteile an Farbstoff in der gefärbten Schicht, bezogen auf den gesamten Farbstoff (%) Dicke der Überzugsschicht (um) Tri-sec-butylaluminat Tetra-n-butyltitanat Tetra-n-butylzirconat Aluminiumoxid Titanoxid Zirconoxid Sumiacyl-Rot N-G (1,1) Mikacion-Blau LGS (0,8) Oleosol-Schnellblau GL (0,7) Malachitgrün (1,6) Hexamethyldisilazan Isopropyltridodecylbenzolsulfonyltitanat Triphenylchlorsilan Dimethyldichlorsilan Tabelle 3 (Fortsetszung) immunologisches Diagnostikreagens Teilchendispergierungswert (%) Empfindlichkeit Schnelligkeit (min.) nichtspezifische Agglutination (Anzahl) Tabelle 4 Gefärbte anorganische Verbundteilchen Ausgangsmaterial und seine Menge Kern Farbstoff und sein Gehalt (Gew.-%) Oberflächenbehandlungsmittel durchschnittlicher Teilchendurchmesser (um) Teilchengröße-Dispersionswert (%) Teilchendispergierungswert (%) Teilchendurchmesser des Kerns (um) Anteile an Farbstoff in der gefärbten Schicht, bezogen auf den gesamten Farbstoff (%) Dicke der Überzugsschicht (um) Tetraethylsilicat (158) Tetrabutyltitanat (40,9) Siliciumdioxid-bzw. Kieselsäure-Titandioxid Methylenblau (1,3) Mikaweiß ATN (0,5) Triphenylchlorsilan Isopropyltrioctanoyltitanat Tabelle 4 (Fortsetzung) Gefärbte anorganische Verbundteilchen Ausgangsmaterial und seine Menge Kern Farbstoff und sein Gehalt (Gew.-%) Oberflächenbehandlungsmittel durchschnittlicher Teilchendurchmesser (um) Teilchengröße-Dispersionswert (%) Teilchendispergierungswert (%) Teilchendurchmesser des Kerns (um) Anteile an Farbstoff in der gefärbten Schicht, bezogen auf den gesamten Farbstoff (%) Dicke der Überzugsschicht (um) Tetraethylsilicat (158) Tri-sec-butylaluminat (32,2) Tetraethylsilicat (158) Tetrabutylzirzonat (46,0) Siliciumdioxid bzw. Kieselsäure-Aluminiumoxid Siliciumdioxid bzw. Kieselsäure-Zirconoxid Oleosol-Schnellrot GL (0,9) Diacotton-Rot GS (0,7) Trimethylchlorsilan Ethyltrimethoxysilan Tabelle 4 (Fortsetzung) immunologisches Diagnostikreagens Teilchendispergierungswert (%) Empfindlichkeit Schnelligkeit (min.) nichtspezifische Agglutination (Anzahl) Tabelle 5 Kern der anorganischen Verbindung gefärbte anorganische Verbundteilchen immunologisches Diagnostikreagens Kern und seine Konzentration in dem Lösungsmittel (%) durchschnittlicher Teilchendurchmesser (um) Teilchengröße-Dispersionswert (%) Teilchendispergierungswert (%) Anteile an Farbstoff in der gefärbten Schicht, bezogen auf den gesamten Farbstoff (%) Dicke der Überzugsschicht (um) Empfindlichkeit Schnelligkeit (min.) nichtspezifische Agglutination (Anzahl) Kieselsäure bzw. Siliciumdioxid (2) Magnesiumcarbonat (5) Kieselsäure bzw. Siliciumdioxid-Zircondioxid (3) Kieselsäure bzw. Siliciumdioxid-Titandioxid (2) Tabelle 6 Kern der anorganischen Verbindung gefärbte anorganische Verbundteilchen Kern und seine Konzentration in dem Lösungsmittel (%) durchschnittlicher Teilchendurchmesser (um) Teilchengröße-Dispersionswert (%) Teilchendispergierungswert (%) Farbstoff und sein Gehalt (Gew.-%) Anteile an Farbstoff in der gefärbten Schicht, bezogen auf den gesamten Farbstoff (%) Dicke der Überzugsschicht (um) Kieselsäure bzw. Siliciumdioxid (2) Magnesiumcarbonat (5) Kieselsäure-bzw. Siliciumdioxid-Zircondioxid (3) Kieselsäure-bzw. Siliciumdioxid-Titandioxid (3) Diacrylrot MS-N (0,2) Methylenblau (0,1) Sumifix-Blau (0,2) Kongorot (0,09) Tabelle 6 (Fortsetzung) immunologisches Diagnostikreagens Teilchendispergierungswert (%) Empfindlichkeit Schnelligkeit (min.) nichtspezifische Agglutination (Anzahl) Tabelle 7 poröse Teilchen gefärbte anorganische Verbundteilchen Material für die anorganische Verbindung anorganische Verbindung durchschnittlicher Teilchendurchmesser (um) Teilchengröße-Dispersionswert (%) Teilchendispergierungswert (%) Anteile an Farbstoff in der gefärbten Schicht, bezogen auf den gesamten Farbstoff (%) Dicke der Überzugsschicht (um) Tri-sec-butylaluminat Tetraethylsilicat Tetra-n-butyltitanat Tetra-n-butylzirconat Aluminiumoxid Siliciumdioxid bzw. Kieselsäure Titandioxid Zircondioxid Tabelle 7 (Fortsetzung) immunologisches Diagnostikreagens Teilchendispergierungswert (%) Empfindlichkeit Schnelligkeit (min.) nichtspezifische Agglutination (Anzahl) Tabelle 8 gefärbte anorganische Verbundteilchen immunologisches Diagnostikreagens gefärbte anorganische Verbundteilchen, verwendet auf dem Kern (Beispiel) Farbstoff und sein Gehalt (Gew.-%) durchschnittlicher Teilchendurchmesser (um) Teilchengröße-Dispersionswert (%) Teilchendispergierungswert (%) Anteile an Farbstoff in der gefärbten Schicht, bezogen auf dem gesamten Farbstoff (%) Dicke der Überzugsschicht (um) Empfindlichkeit Schnelligkeit (min.) nichtspezifische Agglutination (Anzahl) Beispiel Methylenblau (1,3) Oleosol-Schnellrot GL (0,9) Malachitgrün (1,2) Tabelle 8 (Fortsetzung) gefärbte anorganische Verbundteilchen immunologisches Diagnostikreagens gefärbte anorganische Verbundteilchen, verwendet auf dem Kern (Beispiel) Farbstoff und sein Gehalt (Gew.-%) durchschnittlicher Teilchendurchmesser (um) Teilchengröße-Dispersionswert (%) Teilchendispergierungswert (%) Anteile an Farbstoff in der gefärbten Schicht, bezogen auf den gesamten Farbstoff (%) Dicke der Überzugsschicht (um) Empfindlichkeit Schnelligkeit (min.) nichtspezifische Agglutination (Anzahl) Beispeil Sumiacryl Rot N-G (1,1) Mikaweiß ATN (0,5) Tabelle 9 gefärbte anorganische Verbundteilchen immunologisch aktive Substanz Teilchendispergierungswert (%) Empfindlichkeit Schnelligkeit (min.) nichtspezifische Agglutination (Anzahl) Teilchen aus Beispiel

BEISPIEL 10

Die in Beispiel 1, Nr. 1, erhaltenen anorganischen Verbundteilchen wurden mit (CH&sub3;O)&sub3;Si(CH&sub2;)&sub3;NHCH&sub2;CH&sub2;NH&sub2; durch dasselbe Verfahren wie in Beispiel 1, (1), oberflächenbehandelt und dann durch dasselbe Verfahren wie in Beispiel 1, (1), gereinigt. Die erhaltenen Verbundteilchen hatten einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1,75 um, einen Teilchengröße-Dispersionswert von 6,1 % und einen Teilchendispergierungswert von 92,6 %. Durch dasselbe Verfahren wie in Beispiel 1, (2), wurde eine 1 Gew.-%ige Phosphatpufferdispersion der Verbundteilchen hergestellt.
Getrennt wurde ein Phosphatpuffer mit Humanchoriongonadotropin (HCG) in einer Konzentration von 1 mg/ml hergestellt und dann durch ein serielles Verdünnungsverfahren verdünnt, um eine Verdünnung von HCG herzustellen. Durch dasselbe Verfahren wurde eine Verdünnung des AFP-Antikörpers hergestellt. Ein Volumenteil der Dispersion der anorganischen Verbundteilchen, 1 Volumenteil der HCG-Verdünnung und 1 Volumenteil einer wäßrigen Lösung, die 20 umol/ml (N,N-Dimethylaminopropyl)carbodiimid enthielt, wurden hinzugegeben und bei Raumtemperatur 2 Stunden lang unter Rühren stehengelassen. Das Gemisch wurde zentrifugiert, und der erhaltene Feststoff wurde erneut in dem in Beispiel 1 verwendeten Phosphatpuffer dispergiert. Das erhaltene immunologische Diagnostikreagens mit daran gebundenem HCG hatte einen Teilchendispergierungswert von 90,2 %.
Durch dasselbe Verfahren wie oben wurde ein immunologisches Diagnostikreagens mit einem daran gebundenen AFP-Antikörper hergestellt, außer daß die AFP-Antikörper-Verdünnung anstelle der HCG-Verdünnung verwendet wurde. Das erhaltene immunoiogische Diagnostikreagens besaß einen Teilchendispergierungswert von 90,8 %.
Unter Verwendung des erhaltenen HCG-gebundenen immunologischen Diagnostikreagens und des AFP-Antikörper-gebundenen immunologischen Diagnostikreagens und des Anti-HCG-Serums und der Seren von Rheumapatienten wurde eine Antigen-Antikörper-Reaktion auf einer Mikrotiterplatte durch dasselbe Verfahren wie in Beispiel 1, (3), durchgeführt. Das HCG-gebundene immunologische Reagens hatte eine Empfindlichkeit von X5120 und eine Schnelligkeit von 45 Minuten und zeigte keine nichtspezifische Agglutination. Das AFP-Antikörper-gebundene immunologische Diagnostikreagens hatte eine Empfindlichkeit von X5120 und eine Schnelligkeit von 45 Minuten und zeigte keine nichtspezifische Agglutination.

VERGLEICHSBEISPIEL 1

100 Gramm Cromophthal Scarlet RN (ein rotes Pigment, hergestellt von Ciba-Geigy), das ein Kern werden sollte, wurde mit einer Kugelmühle gemahlen. Das gemahlene Pigment hatte einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1,87 um und einen Teilchendispergierungswert von 54 %. Die Beobachtung unter einem Rasterelektronenmikroskop zeigte, daß das gemahlene Pigment aus einem Agglomerat von hauptsächlich Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von 20 bis 50 um in kugeliger Form bestand. Fünf Gramm des gemahlenen Pigments wurden in 995 ml destilliertem Wasser dispergiert. Die Dispersion wurde in einen Glaskolben mit einem Rührer überführt und unter Anwendung von Ultraschallwellen mit einem Ultraschallzerkleinerer dispergiert. Dann wurde der Kolben auf 95ºC erwärmt. Nach der Erwärmung wurden 500 ml einer Natriumsilicatlösung (SiO&sub2;, Na&sub2;O 1,25 %) und 500 ml Schwefelsäure (1,57 %) unter Rühren mit konstanter Geschwindigkeit im Verlauf von 5 Stunden zugegeben, um Teilchen zu erhalten, die aus dem mit Kieselsäure bzw. Siliciumdioxid beschichteten Pigment bestanden. Die erhaltenen Teilchen hatten einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 3,67 um, einen Teilchengröße-Dispersionswert von 50,6 % und einen Teilchendispergierungswert von 42 %.
Die erhaltenen Verbundteilchen wurden einer Oberflächenbehandlung, der Bindung von hitzedenaturiertem Human-IgG und einer Antigen-Antikörper-Reaktion durch dieselben Verfahren wie in Beispiel 1, (1), (2) und (3), unterworfen. In 30 Minuten trat ein Agglutinationsmuster auf, jedoch erlaubte es das erhaltene Diagnostikreagens nicht, zwischen Agglutination und Nichtagglutination zu unterscheiden, und das gesamte Reaktionssystem zeigte eine nichtspezifische Agglutination. Der Grund dafür ist, daß die an Human-IgG gebundenen Teilchen einen Teilchendispergierungswert von höchstens 37 % besaßen und viele agglomerierte Teilchen enthielten.

VERGLEICHSBEISPIEL 2

Ein Glaskolben mit einem Rührer wurde mit 2.800 ml Methanol, 616 ml wäßrigem Ammoniak (25 Gew.-%) und 21 ml einer wäßrigen Natriumhydroxidlösung (5 mol/l) beschickt und auf 10ºC gehalten. Dann wurden 1.428 ml einer methanolischen Tetraethylsilicatlösung (22 %) tropfenweise mit einer Geschwindigkeit von 25,5 ml/h unter Rühren zur Durchführung der Hydrolyse hinzugegeben. Die erhaltenen Kieselsäure- bzw. Siliciumdioxidteilchen wurden durch wiederholtes Dekantieren in Methanol gereinigt. Die Kieselsäure- bzw. Siliciumdioxidteilchen waren kugelig und hatten einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1,85 um, einen Teilchengröße-Dispersionswert von 3,3 % und einen Teilchendispergierungswert von 96,7 %. Zwanzig Gramm der Kieselsäure- bzw. Siliciumdioxidteilchen wurden in 200 mg einer 10%igen wäßrigen gamma-Aminopropyltriethoxysilanlösung dispergiert, und die Dispersion wurde 16 Stunden lang unter Rühren auf 80ºC gehalten. Nach der Reaktion wurde das Reaktionsgemisch zentrifugiert und mit Wasser gewaschen, und dieser Vorgang wurde dreimal wiederholt. Danach wurde das Produkt sorgfältig in einem Vakuumexsikkator getrocknet, um oberflächenbehandelte Kieselsäure- bzw. Siliciumdioxidteilchen zu erhalten.
Die oberflächenbehandelten Kieselsäure- bzw. Siliciumdioxidteilchen wurden in 200 ml einer Chloroformlösung, die 2 g para-Nitrobenzoylchlorid und 1 g Triethylamin enthielt, gegeben, und das Gemisch wurde eine Stunde lang am Rückfluß erhitzt. Nach der Reaktion wurde das Reaktionsgemisch dreimal mit Chloroform gewaschen und getrocknet, um die acylierten Teilchen, die sich aus der Acylierung der oberflächenbehandelten Kieselsäure- bzw. Siliciumdioxidteilchen ergeben hatten, zu erhalten. Die acylierten Teilchen wurden in eine 1%ige wäßrige Natriumdithionitlösung gegeben und eine Stunde lang bei 80ºC erwärmt. Nach der Reaktion wurde das Reaktionsgemisch dreimal mit Wasser gewaschen, um aminierte Teilchen, die sich aus der Aminierung der acylierten Teilchen ergeben hatten, zu erhalten. Die aminierten Teilchen wurden in 200 ml einer wäßrigen NH&sub2;Cl-Lösung dispergiert, und die Dispersion wurde auf 5ºC gehalten. Unter Rühren wurden 40 ml einer 2M wäßrigen Natriumnitritlösung tropfenweise zu der Dispersion gegeben. Zu dieser Zeit war Vorsicht geboten, daß die Temperatur der Lösung nicht über 10ºC stieg, und zur Vermeidung von Lichtbestrahlung wurde das Reaktionsgefäß vollständig mit Aluminiumfolie umwickelt. Nach der Reaktion wurde das Reaktionsgemisch mit Wasser gewaschen und zentrifugiert, um die diazotierten Teilchen (ohne Trocknung) zu erhalten. Danach wurden 4,7 g 2-Hydroxy-[N-(3-morpholinopropyl)]-3-nahpthalid in 100 ml N,N-Dimethylformamid aufgelöst, und 50 ml einer 11%igen wäßrigen Natriumacetatlösung wurden unter Bildung einer Kupplungslösung hinzugegeben. Die diazotierten Teilchen wurden in 100 ml Wasser dispergiert, und die Dispersion wurde stufenweise zu der auf 5ºC gehaltenen Kupplungslösung gegeben. Nach der Reaktion wurde die Reaktionslösung für eine Weile stehengelassen und auf pH 5,5 eingestellt. Die Reaktionslösung wurde dann zweimal mit Wasser, einmal mit N,N-Dimethylformamid und einmal mit Aceton in dieser Reihenfolge gewaschen, filtriert und dann sorgfältig in einem Vakuumexsikkator getrocknet, um 19,7 g Kieselsäure- bzw. Siliciumdioxidteilchen, bei denen der Farbstoff chemisch an ihre Oberfläche gebunden (sollen als die oberflächengefärbten Teilchen bezeichnet werden) vorliegt, zu erhalten. Die oberflächengefärbten Teilchen hatten einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 3,07 um, einen Teilchengröße-Dispersionswert von 23,6 % und einen Teilchendispergierungswert von 58,9 %. Dann wurde hitzedenaturiertes Human-IgG an die oberflächengefärbten Teilchen gebunden, und das erhaltene Produkt wurde in einer Antigen-Antikörper- Reaktion auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1, (2) und (3), bewertet. 30 Minuten später trat ein Agglutinationsmuster auf, jedoch zeigte das gesamte Reaktionssystem eine nichtspezifische Agglutination.
Die oberflächengefärbten Teilchen wurden getrennt in einem 4:1-Gemisch aus Methanol und Ammoniak in einer Konzentration von 2,5 Gew.-% dispergiert. 100 ml der Dispersion wurden in einen Glaskolben mit Rührer überführt und unter Rühren bei 10ºC gehalten. Dann wurden 500 ml eines Methanol/Ammoniak(4:1)-Gemisches und 500 ml einer methanolischen Tetratethylsilicatlösung tropfenweise mit einer Geschwindigkeit von 22,5 ml/h zugegeben. Tetraethylsilicat wurde insbesondere unter solchen Bedingungen, daß die Zugabe des Methanol/Ammoniakgemisches und die Zugabe der Tetraethylsilicatlösung gleichzeitig beendet wurden, hydrolysiert. Die erhaltenen Teilchen wurden unter einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Es wurde gefunden, daß die erhaltenen Teilchen ein Gemisch aus gefärbten Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von etwa 2 um und farblosen Kieselsäure- bzw. Siliciumdioxidteilchen mit einem Teilchendurchmesser von etwa 0,1 um waren. Die erhaltenen gemischten Teilchen hatten einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1,06 um, einen Teilchengrößen-Dispersionswert von 90 % und einen Teilchendispergierungswert von 32,3 %. Der Grund dafür ist, daß die gefärbten Teilchen und die farblosen Teilchen in den erhaltenen Teilchen verteilt worden waren, und daß bei dem Teilchendurchmesser der gefärbten Teilchen kein Wachstum vorlag. Von den gefärbten Teilchen wurde eine ultradünne Scheibe abgeschnitten und wie in Beispiel 1, (1), unter einem Transmissionselektronenmikroskop beobachtet. Die Überzugsschicht außen auf der gefärbten Schicht konnte nicht beobachtet werden. Vermutlich liegt dies daran, daß die Oberfläche der oberflächengefärbten Teilchen vollständig mit dem Farbstoff bedeckt war und die Silanolgruppe als Wuchsstelle von Kieselsäure bzw. Siliciumdioxid, das die Überzugsschicht bildet, auf der Teilchenoberfläche nicht vorhanden war.

VERGLEICHSBEISPIEL 3

Ein Glaskolben mit einem Rührer wurde mit 189 g Tetraethylsilicat mit 50 % Kieselsäure bzw. Siliciumdioxid, das teilweise hydrolysiert worden war (Dinasil 51, Warenbezeichnung), beschickt und bei 20ºC gehalten. Dann wurden 680 ml einer 1%igen wäßrigen Lösung von Ammoniak und 3,5 g Remazolrot B unter Rühren in den Kolben gegeben, und das Gemisch wurde zur Durchführung der Hydrolyse mehrere Minuten lang bei 34ºC erwärmt. Als Ergebnis wurden Silicagelteilchen mit 3,5 % des Farbstoffes erhalten.
Das Silicagel war ein hartkoagulierter Feststoff.
Der Feststoff wurde 6 Stunden lang mit einer Kugelmühle gemahlen und dann unter einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Es wurde keine bestimmte Form festgestellt, und es lag ein Aggregat vor, das feine, zylinderförmige und parallel-pipedale Teilchen und scheibenartige Teilchen, die in der Größe von 0,05 um bis 1 mm variierten, einschloß. Das Silicagel und das gemahlene Silicagel lagen beide nicht innerhalb des Umfangs der Erfindung. Die Messung ihres durchschnittlichen Teilchendurchmessers, Teilchengrößen-Dispersionswerts und Teilchendispergierungswerts war unmöglich, und diese Teilchen konnten als Träger eines immunologischen Diagnostikreagens nicht verwendet werden.

Claims

1. Gefärbte anorganische Verbundteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,1 bis 10,0 um und einem Teilchendispergierungswert von mindestens 80 %, wobei jedes der genannten Teilchen aus mindestens drei Schichten, umfassend einen Kern, eine gefärbte Schicht auf der Oberfläche des Kerns und eine Überzugsschicht auf der gefärbten Schicht, besteht, dadurch gekennzeichnet, daß

der Kern aus einem Oxid eines Metalls, ausgewählt aus den Gruppen III, IV und VIII der Periodensystems, oder eines Mischoxids des genannten Metalloxids mit einem Oxid mindestens eines Metalls, ausgewählt aus den Gruppen I, II, III, IV und VIII des Periodensystems, besteht,

die gefärbte Schicht aus einem Gemisch aus einem Farbstoff und einem Oxid eines Metalls, ausgewählt aus den Gruppen III, IV und VIII des Periodensystems, oder einem Gemisch aus einem Farbstoff und einem Mischoxid des genannten Metalloxids mit einem Oxid mindestens eines Metalls, ausgewählt aus den Gruppen I, II, III, IV und VIII des Periodensystems, besteht, und

die Überzugsschicht wasserunlöslich und lichtdurchlässig ist und aus einem Oxid eines Metalls, ausgewählt aus den Gruppen III und IV des Periodensystems, oder einem Mischoxid des genannten Metalloxids mit einem Oxid mindestens eines Metalls, ausgewählt aus den Gruppen I, II, III, und IV des Periodensystems, oder einem Gemisch aus dem genannten Metalloxid oder Mischmetalloxid mit einem Farbstoff besteht.

2. Verbundteilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugsschicht aus dem Gemisch der anorganischen Verbindung und dem Farbstoff besteht, wobei die Menge des Farbstoffs nicht mehr als 20 Gew.-% des in der gefärbten Schicht enthaltenen Farbstoffs ist.

3. Verbundteilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxid oder Mischoxid des Metalls, das den Kern, die gefärbte Schicht und die Überzugsschicht bildet, ein Oxid oder ein Mischoxid des Metalls ist, das mindestens ein Metall, ausgewählt aus Silizium, Titan und Zirconium ist.

4. Verbundteilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,05 bis 8,0 um hat.

5. Verbundteilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff ein kationischer Farbstoff ist.

6. Verbundteilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein spezifisches Gewicht von 1,5 bis 4,0 haben.

7. Verbundteilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Farbstoffs 0,01 bis 30 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der Verbundteilchen ist.

8. Verbundteilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus porösen Oxidteilchen besteht und daß die gefärbte Schicht aus einem Farbstoff besteht, mit dem die Oberflächenschicht der porösen Oxidteilchen imprägniert ist.

9. Verfahren zur Herstellung der gefärbten anorganischen Verbundteilchen nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man bewirkt, daß Teilchen einer anorganischen Verbindung, die zu einem Kern werden sollen und die in einem neutralen oder alkalischen, Wasser enthaltenden Lösungsmittel unlöslich sind, in dem genannten Lösungsmittel vorhanden sind, wobei das genannte Lösungsmittel dazu imstande ist, mindestens einen Teil eines Farbstoffs und eine Verbindung, die durch Hydrolyse eine anorganische Verbindung ergibt, aufzulösen, jedoch im wesentlichen nicht dazu imstande ist, das Hydrolyseprodukt aufzulösen, daß man tropfenweise den Farbstoff und die Verbindung, die die anorganische Verbindung durch Hydrolyse ergibt, entweder gleichzeitig oder als Vorgemisch zusetzt, daß man die die anorganische Verbindung ergebende Verbindung unter Bildung einer gefärbten Schicht auf dem Kern hydrolysiert, daß man danach oder nach dem Dispergieren der resultierenden Teilchen mit der gefärbten Schicht in einem anderen, Wasser enthaltenden Lösungsmittel weiterhin tropfenweise eine Verbindung, die durch Hydrolyse eine anorganische Verbindung ergibt, zusetzt, daß man die Hydrolyse unter Bildung einer Überzugsschicht auf der gefärbten Schicht durchführt, und daß man gewünschtenfalls den Vorgang der Bildung der gefärbten Schicht und den Vorgang der Bildung der Überzugsschicht wiederholt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen der anorganischen Verbindung, die ein Kern werden sollen, aus einem Oxid eines Metalls, ausgewählt aus Metallen der Gruppen III, IV und VIII des Periodensystems oder einem Mischoxid des genannten Metalloxids mit einem Oxid mindestens eines weiteren Metalls, ausgewählt aus Metallen der Gruppen I, II, III, IV und VIII des Periodensystems, besteht.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen der anorganischen Verbindung, die zu einem Kern werden sollen, einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,05 bis 8,0 um aufweisen.

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen der anorganischen Verbindung, die zu einem Kern werden sollen, einen Teilchendispergierungswert von mindestens 80 % aufweisen.

13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Verbindung, die durch Hydrolyse eine anorganische Verbindung ergibt und die tropfenweise gleichzeitig mit dem Farbstoff oder als Vorgemisch mit dem Farbstoff zugegeben werden soll, eine Alkoxidverbindung mindestens eines Metalls, ausgewählt aus Metallen der Gruppen I, II, ITT, IV und VIII des Periodensystems, ist.

14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel ein Alkohol ist.

15. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel ammoniakalischer Alkohol ist.

16. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung, die durch Hydrolyse eine anorganische Verbindung ergibt und die die Überzugsschicht bilden soll, eine Alkoxidverbindung eines Metalls, ausgewählt aus Metallen der Gruppen III und IV des Periodensystems, oder ein Gemisch des genannten Metallalkoxids mit einer Alkoxidverbindung mindestens eines weiteren Metalls, ausgewählt aus Metallen der Gruppen I, II, III, und IV des Periodensystems, ist.

17. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydrolysetemperatur 5 bis 50ºC, vorzugsweise 10 bis 30ºC ist.

18. Verfahren zur Herstellung der gefärbten anorganischen Verbundteilchen nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß man in dem Oberflächenteil von Teilchen einer porösen anorganischen Verbindung, die mit einem Farbstoff imprägniert sind, in einem neutralen oder alkalischen, Wasser enthaltenden Lösungsmittel, das dazu imstande ist, eine durch Hydrolyse eine anorganische Verbindung liefernde Verbindung aufzulösen, das jedoch im wesentlichen nicht dazu imstande ist, das Hydrolyseprodukt der Verbindung aufzulösen, dispergiert, daß man die die anorganische Verbindung durch Hydrolyse ergebende Verbindung tropfenweise zu dem Lösungsmittel zusetzt und daß man die genannte Verbindung unter Bildung einer Überzugsschicht auf der Oberfläche der Teilchen hydrolysiert.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen der porösen anorganischen Verbindung einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,05 bis 8 um haben.

20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel ein ammoniakalischer Alkohol ist.

21. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die die anorganische Verbindung durch Hydrolyse ergebende Verbindung eine Alkoxidverbindung eines Metalls, ausgewählt aus Metallen der Gruppen III und IV des Periodensystems, oder ein Gemisch des genannten Metallalkoxids mit einer Alkoxidverbindung mindestens eines weiteren Metalls, ausgewählt aus Metallen der Gruppen I, II, III und IV des Periodensystems, ist.

22. Immunologisches diagnostisches Reagenz, gekennzeichnet durch (1) die gefärbten anorganischen Verbundteilchen nach den Ansprüchen 1 bis 8 und (2) eine an die genannten Teilchen (1) gebundene immunologisch aktive Substanz.

23. Reagenz nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundteilchen mit einem Oberflächenbehandlungsmittel, ausgewählt aus Silankupplungsmitteln und Titankupplungsmitteln, vor der Bindung der immunologisch aktiven Substanz behandelt worden sind.